Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)[14]

Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng lượng, nhưng nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì các nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái kích thích. Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại trong một thời gian cực ngắn 10^-8s, chúng có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bền vững và giải phóng ra năng lượng mà nó đã hấp thu dưới dạng bức xạ quang học. Bức xạ này chính là phổ phát xạ của nguyên tử. Các nguồn kích thích phổ phát xạ là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và một chiều, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng(ICP)

Để phân tích một chất bằng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử ta phải thực hiện các bước sau:

- Trước hết phải dùng một nguồn năng lượng phù hợp để chuyển chất cần xác định X thành hơi nguyên tử ( quá trình nguyên tử hóa mẫu).

- Tiếp theo dùng năng lượng kích thích nguyên tử để tạo ra bức xạ nguyên tử.

- Dùng một hệ thống máy quang học (lăng kính hay cách tử) để phân ly chùm sáng bức xạ thành các tia đơn sắc, ứng với mỗi tia đơn sắc là một vạch phổ, vì thế mà phổ này được gọi là phổ phát xạ (phổ vạch của nguyên tử).

- Dựa vào vị trí các vạch phổ ta có thể phân tích định tính được các nguyên tố có trong mẫu phân tích. Nếu đo cường độ vạch phổ thì ta có thể xác định được hàm lượng nguyên tố cần phân tích.

- Đặc biệt sự ra đời của nguồn năng lượng plasma cao tần cảm ứng (ICP) được ứng dụng trong phép phân tích AES từ khoảng 20 năm trở lại đây cho hiệu quả cao. Ngày nay, phổ phát xạ ICP là một công cụ phân tích phục vụ đắc lực cho nghiên cứu và sản xuất với độ ổn định và độ nhạy cao.

Alan H. Sterm, [25]và các cộng sự đã nghiên cứu xác định Cr trong mẫu nước tiểu bằng phương pháp ICP-AES với giới hạn phát hiện là khoảng 0,06g/l.

Phương pháp bay hơi nhiệt - phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETA-ICP-AES) xác định Cr(III) và Cr(VI) dựa vào sự khác nhau giữa 2 phản ứng tạo phức vòng càng của Cr(III) và Cr(VI) với Acetylacetone [60]. Cr(III) tạo phức vòng càng với Acetylacetone được tách ra và sau đó xác định bằng phương pháp bay hơi nhiệt- phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETV-ICP-AES). Cr(VI) phản ứng tạo phức vòng càng với polytetra-fluoroethylene (PTFE), sau đó được xác định bằng phương pháp trên. Giới hạn phát hiện của Cr(III) và Cr(VI) lần lượt 0,56 ng/ml và 1,4 ng/ml, độ lệch chuẩn tương đối là 2,5% và 4,8%.

Khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nghiên cứu vào đám hơi nguyên tử tự do thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Đo phổ này sẽ xác định được nguyên tố cần phân tích. Trong phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử thì quá trình chuyển hóa chất cần xác định thành hơi nguyên tử (quá trình nguyên tử hóa mẫu) là quan trọng nhất. Tùy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa mà ta có các phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử với độ nhạy khác nhau. Với kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu phân tích bằng kĩ thuật ngọn lửa, ta có phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) có độ nhạy cỡ 0,1ppm; Với kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu phân tích trong cuvet graphit nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn, ta có phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) có độ nhạy cao hơn kĩ thuật ngọn lửa 50 - 1000 lần; cỡ 0,1 - 1ppb và sai số không vượt quá 15%.

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt như: độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau như mẫu y học, sinh học và kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao.

Đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp GF-AAS xác định các kim loại nặng trong nhiều đối tượng khác nhau.

Lê Lan Anh [2] và các cộng sự nghiên cứu phân tích các dạng Cr, Cd, Pb trong đất trồng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử. Hàm lượng Cd, Cr, Pb trong đất trồng rau tại ba điểm nghiên cứu được ghi ở bảng sau:

Bảng 1.1- Hàm lượng Cd, Cr, Pb trong đất trồng rau

Hàm lượng (ppm)	Đất ruộng Cầu Diễn	Đất ruộng Đông Anh	Đất ruộng Thanh Liệt
Cr	0,387	0,587	0,787
Pb	0,682	1,123	0,872
Cd	0,082	0,103	0,095

Muhammad Farooq, [48] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định lượng vết các nguyên tố Cr, Pb, Cu, Zn, Cd trong mẫu rau ( rau bina, rau diếp, rau mùi, bắp cải, súp lơ). Hàm lượng Cr tìm được trong mẫu rau bina : 0,217mg/kg; rau diếp : 0,369mg/kg; rau mùi : 0,434mg/kg; bắp cải :0,336 mg/kg và súp lơ : 0,546 mg/kg.

J.C.Amiard [ 38] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định lượng vết các nguyên tố Ag, Cd, Cr, Cu, Ni,... trong mẫu sinh học (hào, tôm, cua). Hàm lượng Cr tìm được trong mẫu hào : 0,69 mg/kg; mẫu tôm: 2,4 mg/kg; mẫu cua: 4,5mg/kg.

Elendinez, [31] và các cộng sự đã xác định Cr trong các mẫu thực phẩm ở Tây Ban Nha : hải sản, ngũ cốc, rau xanh, dầu oliu và sữa bằng phương pháp GF-AAS sau khi mẫu được phân hủy trong môi trường axit HNO₃ 65% (Merck). Hàm lượng Crom dao động giữa 0,004 ÷ 0,0079mg/g trong hải sản (tươi sống), từ 0,007 đến 0,456 mg/g trong ngũ cốc và rau quả (tươi), từ 0,625 mg/g đến dưới giới hạn phát hiện trong sữa.

Claude Veillon, [29] và các cộng sự nghiên cứu xác định Cr trong mẫu sinh học: huyết thanh, huyết tương, nước tiểu bằng ba phương pháp : phương pháp phân tích kích hoạt neutron(NAA), khối phổ (MS) và phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS). Giới hạn phát hiện của Crom là: LOD = 0,1ppb (GF-AAS).

U.Tinggi,[56]và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định Mn và Cr trong mẫu thực phẩm.

J.Medina [39] và các cộng sự đã xác định Hg, Cd, Cr, Pb trong sinh vật biển bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa. Với giới hạn phát hiện là 0,1 ppb và giới hạn định lượng là 0,9 ppb.

1.4.2.2.4. Phương pháp phổ khối plasma cao tần cảm ứng ICP-MS[13]

Khi dẫn mẫu phân tích vào ngọn lửa plasma, trong điều kiện nhiệt độ cao của plasma, các chất có trong mẫu khi đó sẽ bị hóa hơi, nguyên tử hóa và ion hóa tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do. Thu và dẫn dòng ion đó vào thiết bị phân giải phổ để phân chia chúng theo số khối (m/z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích. Sau đó, đánh giá định tính và định lượng phổ thu được.

Tác giả Peter Heitland và Helmut D.Koster [50] ứng dụng phương pháp ICP-MS để xác định lượng vết 30 nguyên tố Cu, Cr, Pb, Zn, Cd ... trong mẫu nước tiểu của trẻ em và người trưởng thành.

Francesco Cubadda, [36] và các cộng sự đã nghiên cứu xác định crom trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp ICP-MS.

El bieta Skrzydlewska [30] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp ICP-MS để xác định Cr, Cd, Pb trong mẫu thực phẩm.

Kỹ thuật phân tích ICP-MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiện đại. Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây. Với nhiều ưu điểm vượt trội, kỹ thuật ICP-MS được ứng dụng rất rộng rãi trong phân tích rất nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trường...

Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích lên hai pha: một pha thường đứng yên, có khả năng hấp thu các chất phân tích gọi là pha tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.

Sắc ký lỏng có lịch sử phát triển sớm, ban đầu phương pháp thực hiện ở áp suất thường vì chất nhồi có kích thước lớn. Cơ chế tách là sắc ký hấp thụ, sắc ký phân bố nhưng do tốc độ phát triển nhanh của phương pháp, các chất nhồi khác nhau ngày càng được cải tiến, hiệu quả tách của cột cũng ngày càng được nâng cao. Sắc ký lỏng hiệu năng cao bao gồm nhiều phương pháp có đặc thù riêng, đó là sắc ký lỏng pha liên kết, sắc ký phân bố lỏng - lỏng, sắc ký trao đổi ion lỏng - rắn và sắc ký hấp thụ lỏng - rắn.

Các tác giả Yoanna Shaofen Wang và Konghwa Chin đã tiến hành chiết đồng thời Cr(III) và Cr(VI) dựa trên phản ứng của chúng với amoni pyrrolidinedithiocarbamat. Sau đó xác định Cr(III) và Cr(VI) bằng phương pháp HPLC với detector UV-Vis.[59]

Các tác giả khác [49] đã tiến hành tách các dạng Cr(III) và Cr(VI) khi làm giàu trên mạng lưới polisilicat. Các tác giả đã tìm được điều kiện pH, lượng chất hấp thu, tốc độ dòng chảy để có thể tách định lượng Cr(III) và Cr(VI). Các tác giả đã nhận thấy Cr(III) bị hấp thu chọn lọc trên cột được cố định trên mạng lưới polisilicat. Hệ số làm giàu đối với Cr(III) là 20 lần. Sau khi tách, Cr(III) và Cr(VI) được xác định bằng phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng (ICP - MS). Hàm lượng Cr(III) tìm được là 11,5ng/g.

Cũng bằng phương pháp HPLC/ICP-MS Kenneth R.Neubauer cùng các cộng sự đã xác định đồng thời Arsenic và Chromium trong nước biển[41].

Y. Martínez-Bravo [58] và các cộng sự đã kết hợp phương pháp HPLC và phương pháp ICP-MS để xác định As, Se, Cr(VI) trong nước.

Tuy nhiên, khi sử dụng một phương pháp phân tích nào đó người ta phải tính đến hiệu quả và tính kinh tế của phương pháp đó. Các phương pháp như hấp thụ và phát xạ nguyên tử, phương pháp điện hóa, phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao, FIA, ... tuy cho kết quả phân tích có độ chính xác cao nhưng cần những trang thiết bị đắt tiền mà không phải phòng thí nghiệm nào cũng có được.

1.4.3.2. Phương pháp sắc ký trao đổi ion

Quá trình trao đổi trên cột được thực hiện gián đoạn qua 4 giai đoạn

- Giai đoạn 1: Hoạt hóa cột nhựa: Trong giai đoạn này đầu tiên các vật liệu hấp thu được hoạt hóa bằng cách cho dung môi thích hợp chảy qua. Nhiệm vụ của dung môi làm sonvat hóa các nhóm chức và bề mặt vật liệu hấp thu đồng thời loại bỏ không khí nếu có mặt trong cột. Để cột nhựa hấp thu hoàn toàn và hiệu suất thu hồi cao thì không để cột bị khô. Khi cột bị khô nên tiến hành hoạt hóa lại từ đầu. Trong quá trình hoạt hóa cột, nếu cần thiết có thể bước làm sạch cột để loại bỏ các tạp chất.

- Giai đoạn 2: Hấp thu: Ở giai đoạn này mẫu phân tích được chảy qua cột với tốc độ thích hợp. Chất cần phân tích được giữ lại trên cột còn các chất khác đi ra khỏi cột.

- Giai đoạn 3: Rửa cột: Đây là bước loại bỏ các chất gây ảnh hưởng, trong khi vẫn giữ được chất cần phân tích hấp thu trên cột.

- Giai đoạn 4: Rửa giải: Đây là bước giải hấp chất bị hấp thu ra khỏi cột bằng dung môi thích hợp. Nếu như trong quá trình hấp thu người ta phải lựa chọn nhựa sao cho ái lực chiết với chất cần phân tích mạnh hơn dung dịch mẫu thì trong bước này phải lựa chọn dung môi mà chất phân tích có ái lực với dung môi mạnh hơn với vật liệu hấp thụ, hoặc các chất có khả năng phá vỡ tương tác giữa chất định phân và vật liệu hấp thu.

Tác giả M.teresa Siles Cordero và các cộng sự đã nghiên cứu tách Cr(III) và Cr(VI) bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion trong mẫu nước thải. Sau khi tách, Cr(III) và Cr(VI) được xác định bằng phương pháp GF-AAS, với giới hạn phát hiện là 0,14 ng/ml(Cr(III)) và 0,08 ng/ml (Cr(VI)). Khoảng tuyến tính tương ứng là 0,3 – 6 ng/ml và 0,4 – 8 ng/ml cho Cr(III) và Cr(VI)[49].

Các tác giả Filik H. [34] đã tách và làm giàu Crom(III) trên nhựa Amberlite XAD-2 với 5-palmitoyl-8-hydnoxyquinoline(oxim), thu được giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng là 9,30 và 30,1nmol/l. Lượng Crom tổng được xác định bằng cách khử Cr(VI) về Cr(III) bằng H₂O₂ trong môi trường axit, sau đó cho hấp thu trên nhựa và giải hấp được hàm lượng Crom tổng. Lượng Cr(VI) được xác định lấy lượng Crom tổng trừ đi lượng Cr(III) đã biết. Lượng Cr(III) giải hấp ở dạng Cr(VI) và được xác định bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử DPC.

Xử lý mẫu phân tích là quá trình hòa tan và phân hủy cấu trúc ban đầu của mẫu phân tích, giải phóng và chuyển các chất cần xác định về dạng đồng thể phù hợp với phép đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mong muốn. Mọi sai sót trong giai đoạn này đều là nguyên nhân tạo ra sai số cho kết quả phân tích như làm mất chất phân tích hay nhiễm bẩn thêm vào.

Một số các kỹ thuật đã và đang được sử dụng trong phân tích như: kỹ thuật vô cơ hóa ướt (xử lý ướt), kỹ thuật vô cơ hóa khô (xử lý khô), kỹ thuật vô cơ hóa khô và ướt kết hợp, các kỹ thuật chiết (chiết thông thường, chiết pha rắn, pha khí, siêu âm), các kỹ thuật sắc ký, các kỹ thuật chưng cất (chưng cất thông thường, chưng cất lôi cuốn, chưng cất áp suất thấp), kỹ thuật thăng hoa lấy chất phân tích . . . Song dù loại nào cũng cần phải đảm bảo yêu cầu của phân tích. Đó là:

- Đáp ứng yêu cầu của mức độ phân tích và cấp hàm lượng.

- Phù hợp với mỗi loại mẫu, càng đơn giản thì càng tốt.

- Không làm mất cũng như làm nhiễm bẩn chất phân tích.

- Tính hiệu quả và độ lặp lại cao, có thể thực hiện cho hàng loạt . . .

Tùy thuộc vào các điều kiện trang thiết bị, tùy thuộc vào đối tượng phân tích, tùy thuộc vào mục tiêu phân tích mà ta có thể lựa chọn các loại trang thiết bị và phương pháp xử lý mẫu cho phù hợp.

Rau xanh là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ, ... không thể thay thế được cho cơ thể con người. Ngoài ra, rau còn được dùng như một loại thuốc chữa các bệnh thông thường: nước rau má giúp giải nhiệt, rau ngải cứu giúp an thai, rau diếp cá dùng để hạ sốt, rau muống giúp cầm máu. Nhưng hiện nay do nhiều nguyên nhân khác nhau mà chủ yếu là việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, diệt cỏ, tưới rau bằng nước thải của các nhà máy, khu công nghiệp đã dẫn đến sự ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước và bầu khí quyển. Do đó rau xanh có thể bị nhiễm một số kim loại nặng như Cr, Sb, Pb, Hg, Mn, As... và các vi sinh vật gây bệnh. Nếu con người sử dụng phải sẽ bị ngộ độc có thể gây ra những căn bệnh hiểm nghèo như ung thư sẽ dẫn đến tử vong.

Để đảm bảo an toàn thực phẩm thì việc kiểm tra đánh giá và khống chế hàm lượng các kim loại nặng trong sản phẩm là rất cần thiết. Nhằm đóng góp vào việc đánh giá chất lượng một loại thực phẩm, bảo vệ sức khỏe con người, trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng một trong các kim loại độc hại trong mẫu rau, đó là crom(Cr).

Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng các kim loại. Tùy thuộc vào hàm lượng chất phân tích mà có thể sử dụng các phương pháp khác nhau. Vì hàm lượng kim loại nặng trong thực phẩm rất nhỏ chỉ cỡ ppb nên việc áp dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS) rất phù hợp với đối tượng này. Mặt khác phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa cho phép xác định lượng vết với độ chính xác cao, kết quả phân tích ổn định, độ nhạy có thể đạt tới cỡ 0,1ppb; tốn ít mẫu và sai số nhỏ (<15%), có thể tiến hành phân tích hàng loạt nên chúng tôi sử dụng phương pháp này.

• 
  Khảo sát và chọn các điều kiện phân tích crom phù hợp như: vạch đo phổ nhạy của crom, khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử, cường độ dòng đèn catot rỗng, nhiệt độ sấy mẫu, nhiệt độ tro hóa, luyện mẫu và nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu.
  
• 
  Nghiên cứu lựa chọn chất cải biến hóa học thích hợp để tạo nền ổn định quá trình tro hóa và nguyên tử hóa mẫu, loại trừ ảnh hưởng của nền mẫu với nguyên tố crom
  
• 
  Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định crom bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS).
  
• 
  Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn.
  
• 
  Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo.
  
• 
  Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp.
  
• 
  Khảo sát điều kiện xử lý mẫu trong lò vi sóng.
  
• 
  Ứng dụng phương pháp xác định crom trong một số mẫu thực.
  

Kỹ thuật xử lý mẫu trong lò vi sóng bản chất là kỹ thuật phân hủy ướt bằng axit hoặc hỗn hợp axit trong áp suất.

Nguyên tắc: dùng axit mạnh đặc, nóng có tính oxi hóa mạnh hay hỗn hợp các axit hoặc hỗn hợp của axit đặc và một chất oxi hóa mạnh ... để phân hủy mẫu trong lò vi sóng.

2.2.2. Cơ chế và các tác nhân phân hủy mẫu

Dưới tác dụng của axit và chất oxi hóa, các hạt (phần tử) mẫu bị phá hủy và hòa tan.

Bên cạnh đó, tác nhân năng lượng nhiệt làm tan rã các hạt mẫu cùng với axit.

Sự khuếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt làm tan rã các hạt mẫu và làm cho chúng bị bào mòn dần.

Các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị bào mòn dần, bé dần rồi tan hết.

Ngoài ra, dưới tác dụng của năng lượng vi sóng, các phân tử nước hấp thu năng lượng vi sóng và chúng có động năng rất lớn nên chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng xé các hạt mẫu từ trong ra. Thêm vào đó lại là hệ kín nên có áp suất cao làm cho nhiệt độ sôi cao hơn, thúc đẩy quá trình phân hủy mẫu rất nhanh từ trong ra và từ ngoài vào. Vì vậy, mẫu được xử lý nhanh mà rất triệt để.

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái cơ bản, nguyên tử không thu hay phát năng lượng. Song khi được kích thích bằng một chùm ánh sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có bước sóng λ trùng với vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó, thì chúng sẽ hấp thụ năng lượng của tia sáng và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó.

Trên cơ sở sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp thụ nguyên tử chỉ được sinh ra khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và ở mức năng lượng cơ bản. Vì thế, muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố, cần thực hiện các quá trình sau:

- Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành trạng thái hơi. Đó là quá trình hóa hơi mẫu.

- Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các phân tử, tạo ra đám hơi nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc. Đám hơi này là môi trường hấp thụ bức xạ sinh phổ AAS. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết quả của phép đo AAS.

- Chiếu chùm sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố cần phân tích vào đám hơi nguyên tử đó. Khi đó, nguyên tử cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thụ bức xạ, tạo ra phổ hấp thụ của nó.

- Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân ly chúng thành phổ và chọn một vạch phổ nhạy của nguyên tố cần phân tích để hướng vào khe đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố cần phân tích theo phương trình :

A_λ = k.C

Trong đó: A_λ : cường độ của vạch phổ hấp thụ,

k : hằng số thực nghiệm,

C : nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ.

- Thu và ghi lại kết quả đo của cường độ vạch phổ hấp thụ.

Dựa vào nguyên tắc của phép đo, hệ thống trang thiết bị của máy phổ hấp thụ nguyên tử gồm các phần sau:

Phần I : Nguồn phát chùm tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần phân tích

- Đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp - HCL)

- Đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp - EDL).

- Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (D₂ - Lamp hay Xe - Lamp).

Phần II : Hệ thống nguyên tử hoá mẫu phân tích

Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa: so với kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí, kỹ thuật này ra đời sau cùng với phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa ( GF-AAS), nhưng lại có độ nhạy rất cao đạt đến 0,1ppb và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến. Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá mẫu tức khắc cuvet graphit chứa mẫu phân tích trong thời gian rất ngắn nhờ nguồn năng lượng của dòng điện có cường độ dòng rất cao (từ 50 đến 600A) và thế thấp (dưới 12V) trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hoá đạt kết quả tốt. Ở giai đoạn nguyên tử hoá mẫu, dưới tác dụng của nguồn năng lượng này, cuvet chứa mẫu phân tích sẽ được nung đỏ ngay tức khắc, mẫu sẽ được hoá hơi và nguyên tử hoá để tạo ra các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ tia bức xạ đơn sắc tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Kỹ thuật này có độ hấp thụ bức xạ đơn sắc tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Kỹ thuật này có độ nhạy rất cao, gấp hàng trăm có khi đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa mà lượng mẫu tiêu tốn ít ( mỗi lần 20- 50μL) .

Phần III: Hệ quang học và detector dùng để thu, phân ly toàn bộ phổ của mẫu và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thụ của vạch phổ.

Phần IV: Hệ thống hiển thị kết quả đo theo nhiều cách khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp:

- Trang bị đơn giản gồm: các điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ, các máy tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ dưới dạng các pic trên băng giấy.

- Trang bị hiện đại gồm: hệ thống bơm mẫu tự động (Auto Sampler), máy tính và phần mềm chuyên dụng điều khiển mọi quá trình làm việc của phép đo và xử lý, chỉ hiện thị kết quả đo màn hình. Tuy nhiên, loại trang bị này đắt tiền hơn.

Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử đã và đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học bởi nó có nhiều tính năng ưu việt:

- Độ nhạy và độ chọn lọc cao.

- Không cần làm giàu nguyên tố cần xác định.

- Các thao tác thực hiện đơn giản, dễ làm, có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ (sai số không quá 15%).

Để phục vụ cho quá trình xử lý mẫu sinh học, chúng tôi sử dụng lò vi sóng Q45 Envioprep (Canada). Các thông số đặt vào lò có ba chế độ điều khiển theo công suất, theo chương trình nhiệt độ, theo chương trình áp suất với áp suất tối đa có thể đặt vào là 200psi, nhiệt độ tối đa là 200⁰C, công suất tối đa khuyến cáo là 80% công suất của máy (1500).

Để xác định lượng vết Cr bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS), chúng tôi sử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử Model AA 6800 (hãng Shimadzu, Nhật). Nguồn tạo tia đơn sắc là đèn catot rỗng (HCL), lấy mẫu tự động ASC-6100 (hãng Shimadzu, Nhật), khí trơ được dùng là khí Ar (tinh khiết 99,99%)

.