1
MỤC LỤC
2
MỞ ĐẦU
Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật kéo theo sự phát triển của các lĩnh vực
như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học,công nghệ vũ trụ…, đặc biệt là kỹ
thuật viễn thám nhằm tạo cơ hội đi tắt đón đầu, phát huy lợi thế cạnh tranh, đẩy
nhanh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và chủ động hội nhập. Cùng với
những thành tựu trong công nghệ vũ trụ và sự phát triển của công nghệ thông
tin, kỹ thuật viễn thám đã hình thành và phát triển mang lại những hiệu quả cho
nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng như: điều tra cơ bản, khai thác và
quản lý tài nguyên, giám sát và bảo vệ môi trường, phòng chống và giảm nhẹ
thiên tai, tổ chức và quản lý lãnh thổ cũng như an ninh, quốc phòng. Nhờ đó, kỹ
thuật viễn thám có một vị trí quan trọng trong chiến lược phát triển lâu bền của
mọi quốc gia.
Ở các nước phát triển, kỹ thuật viễn thám là một trong các lĩnh vực khoa
học công nghệ được chú trọng phát triển hàng đầu. Ở Việt Nam, kỹ thuật viễn
thám được ứng dụng từ những năm 1980, đã đem lại những kết quả đáng khích
lệ và khẳng định tính ưu việt của kỹ thuật này về mọi mặt. Tuy nhiên, kỹ thuật
viễn thám ở Việt Nam còn phát triên chậm và theo đánh giá chung là chậm hàng
chục năm so với các nước trên thế giới, chưa tương xứng với tiềm năng và chưa
đáp ứng được các yêu cầu thực tiễn. Trong 10 năm trở lại đây, kỹ thuật viễn
thám ở Việt Nam phát triển nhanh cùng với sự phát triển kinh tế đất nước. Nhận
thấy vai trò quan trọng của kỹ thuật viễn thám trong phát triển kinh tế xã hội,
chính phủ đã có những định hướng quan trọng cho việc phát triển kỹ thuật này.
Năm 2003, bộ khoa học - công nghệ đã trình lên chính phủ đề án “kế hoạch tổng
thể về ứng dụng và phát triển kỹ thuật viễn thám tại Việt Nam đến năm 2010”,
với các dự án về xây dựng trạm thu ảnh vệ tinh, đòa tạo các kỹ sư, cán bộ phục
vụ cho kỹ thuật viễn thám. Đến năm 2006, chiến lược phát triển công nghệ vũ
trụ và kỹ thuật viễn thám được thủ tướng chính phủ phê duyệt, nhằm định hướng
việc phát triển kỹ thuật viễn thám tương xứng với tiềm năng, đáp ứng được yêu
tài nguyên khoáng sản đã được thực hiện ở nhiều nước phát triển và được triển
khai ở các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Phương pháp thăm dò và
đánh giá tài nguyên khoáng sản hiện nay không ngừng đổi mới và hoàn thiện.
Một trong các phương pháp thăm dò khoáng sản đó là phương pháp ứng dụng
kỹ thuật viễn thám. Đây là một phương pháp khá mới, các nghiên cứu về địa
chất, khoáng sản sử dụng ảnh vệ tinh ở Việt Nam còn ít và kết quả còn nhiều
hạn chế. Để phục vụ cho mục đích nghiên cứu, thăm dò, phân tích các mỏ
khoáng sản lộ thiên, đánh giá trữ lượng tài nguyên khoáng sản bằng kỹ thuật
viễn thám, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu phương pháp xác định vị trí phân
bố một số loại khoáng sản sử dụng ảnh vệ tinh đa phổ độ phân giải trung
bình”. Trong đề tài này, không chỉ nghiên cứu cơ sở lý thuyết xây dựng các chỉ
số khoáng sản mà còn đưa ra một số phương pháp phân loại, đánh giá trữ lượng
khoáng sản như phương pháp phân tích thành phần chính, kỹ thuật Crosta,…
làm căn cứ đáng tin cậy để xây dựng kế hoạch điều tra, khai thác khoáng sản
một cách hợp lý.
2. Mục tiêu của đề tài:
- Nghiên cứu cơ sở vật lý và nguyên lý hoạt động của kỹ thuật viễn thám cũng
như đặc điểm ảnh vệ tinh đa phổ Landsat.
- Nghiên cứu đặc tính phản xạ phổ của một số khoáng sản và các chỉ số oxit sắt và
khoáng sản sét.
- Nghiên cứu phương pháp phân tích thành phần chính và kỹ thuật Crosta.
- Đánh giá và xây dựng bản đồ phân bố các khoáng sản oxit sắt và khoáng sản sét
bằng phương pháp tỉ số ảnh và bằng phương pháp phân tích thành phần chính.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp tổng hợp: tổng hợp, nghiên cứu các tài liệu về viễn thám, ảnh vệ
tinh, tài liệu về phân tích thành phần chính và một số tài liệu liên quan đến địa
chất, khoáng sản.
- Phương pháp thực nghiệm: So sánh, đánh giá, kiểm tra tính đúng đắn, chính xác
của kết quả nghiên cứu của đồ án và các số liệu, tài liệu có được từ nghiên cứu
thực nghiệm.
“Viễn Thám là khoa học thu nhận thông tin về vật, vùng mặt đất và các hiện
tượng bằng nghiên cứu dữ liệu thu được gián tiếp từ một khoảng cách nhất
định”.
Viễn thám là một khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ hơn ba thập kỷ
gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra ảnh số, bắt đầu thu nhận từ các vệ
tinh trên quỹ đạo của trái đất. Thuật ngữ “Viễn Thám” được đưa ra vào năm
1960 bởi Evelyn Pruitt thuộc viện Hải quân Hoa Kỳ. Tuy nhiên, lịch sử viễn
thám đã có từ trước. Bắt đầu bằng việc chụp ảnh sử dụng phim và giấy ảnh. Đầu
tiên là các bức ảnh chụp từ một khinh khí cầu gần Paris năm 1858. Năm 1909,
phi công Wilbur Wright đã chụp bức ảnh đầu tiên từ máy bay khi bay qua vùng
Centocelli ở Ý. Mãi đến chiến tranh thế giới thứ nhất, chụp ảnh hàng không
được sử dụng với quy mô lớn và có hệ thống. Đến cuối chiến tranh thế giới thứ
nhất, đã có những cải tiến đáng kể về máy bay, thiết bị xử lý của máy ảnh và số
lượng người có kinh nghiệm chụp ảnh trên không, xử lý ảnh tăng lên đáng kể.
Những cải tiến về thiết bị chụp ảnh được giới thiệu và những năm 1920 và
1930,chụp ảnh trên không trở thành nguồn thông tin tin cậy để biên tập bản đồ.
Chiến tranh thế giới thứ Hai đã tạo tiền đề cho việc phát triển nhanh chóng
kỹ thuật viễn thám. Công nghệ giải đoán ảnh trở nên tinh vi và đóng vai trò quan
trọng cho những nghiên cứu vùng ven biển. Khả năng chụp xuyên qua nước, đặc
biệt là ảnh màu đã tạo điều kiện thuận tiện cho việc thu thập thông tin về độ sâu,
7
chướng ngại vật dưới đáy biển, điều mà bản đồ hàng hải không có. Năm 1940,
Mạng lưới Radar được dựng lên để cung cấp sớm những cảnh báo cho máy bay.
Tiến bộ của công nghệ radar cho phép phát triển giám sát và nhận ra những thiết
bị trong phạm vi hẹp. Radar cung cấp hình ảnh địa hình và vị trí mục tiêu và độ
chính xác không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và ánh sáng. Trong những
năm 1950 hệ thống ảnh hồng ngoại được phát triển, nó cung cấp hình ảnh bức
xạ của vật thể và địa vật.
Năm 1957, Liên Xô phóng vệ tinh SPUTNIK - 1, đánh dấu sự bắt đầu của
“thời đại không gian”. Năm 1959, vệ tinh EXPLORER - 6 của Mỹ đã truyền
1930-1940 Phát triển kỹ thuật Radar( Đức, Mỹ, Anh)
1940 Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay
1950 Phát hiện dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy
1950-1960 Nghiên cứu sâu sắc về ảnh cho mục đích quân sự
1960-1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
1972 Phóng vệ tinh Landsat-1
1973 Học thuyết về phổ điện từ
1970-1980 Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số
1980-1990 Phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
1990 đến nay Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ, tăng
độ phân giải bộ cảm.
Tuy vậy, Viễn thám cũng gặp không ít những thách thức to lớn đó là làm
sao cung cấp những thông tin tiện lợi, kịp thời đến người cần nó. Điều này cần
có cơ sở hạ tầng để truy cập, xử lý, phân phối và có một cộng đồng có thể áp
dụng nó cho mục đích của mình. Viễn thám đã có sự đột phá mạnh mẽ cùng với
sự phát triển trong công nghệ thu thập và xử lý dữ liệu. Có rất nhiều vệ tinh
nghiên cứu trái đất trên thế giới được phóng lên như: hệ thống vệ tinh
LANDSAT của Mỹ, hệ thống vệ tinh SPOT của Pháp (1986), các vệ tinh MOS-
1, IKONOS, ENVISAT của Nhật, …
b. Trong nước
9
Kỹ thuật viễn thám được ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 70 của thế
kỷ 20. Thời gian đầu, một vài cơ quan ở trong nước thu nhận ảnh vệ tinh phục
vụ cho các ứng dụng thuộc lĩnh vực địa chất, và lâm nghiệp. Thời gian tiếp theo,
những ứng dụng mở rộng thêm cho các lĩnh vực khác như: nông nghiệp, giám
sát môi trường và thiên tai, quy hoạch đất đai, nghiên cứu khoa học,…v…v Từ
1979 - 1980, một vài tổ chức ở Việt Nam đã bắt đầu nắm bắt kỹ thuật viễn thám.
Trong 10 năm tiếp theo, viễn thám được ứng dụng cho các nghiên cứu và thí
nghiệm để xác định phương pháp và khả năng sử dụng dữ liệu viễn thám cho
việc giải quyết nhiệm vụ an sinh xã hội ở Việt Nam. Từ 1990 - 1995, nhiều lĩnh
sớm mưa bão, lũ lụt, lũ quét, sạt lở đất và các loại tài nguyên khác, đánh giá biến
đổi khí hậu toàn cầu đến Việt Nam. Định kỳ đánh giá biến động sử đụng đất,
xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ chuyên đề số hóa dùng chung cho nhiều cơ quan
từ trung ương tới địa phương,….
Từ 2011 - 2020, đưa vào ứng dụng tại Việt Nam các thành tựu mới của vệ
tinh quan sát trái đất độ phân giải cao, vệ tinh định vị có độ chính xác rất cao,
thiết bị mặt đất gọn nhẹ tích hợp nhiều chức năng. Bên cạnh đó thành lập ủy ban
vũ trụ Việt Nam và Viện công nghệ vũ trụ để tập trung xây dựng khung pháp
lý, phát triển cơ sở hạ tầng, phần cứng, phần mềm và nguồn nhân lực cho việc
phát triển các ứng dụng viễn thám ở Việt Nam.
Hiện nay, ở Việt Nam nguồn ảnh vệ tinh phải mua của nước ngoài với giá
thành rất đắt (từ 2.000 - 5.000 USD mỗi ảnh), mà phải sau hai tháng mới nhận
được, nên số liệu và thông tin về đối tượng không mang tính thời sự. Chính vì
vậy, nước ta đã thiết kế, lắp ráp thành công vệ tinh viễn thám đa phổ
VNREDSAT - 1 và phóng lên quỹ đạo vào ngày 07/ 5/ 2013. Việc Việt Nam có
vệ tinh riêng, sẽ chủ động được nguồn tư liệu ảnh vệ tinh, chủ động vị trí tọa độ
cần chụp ảnh, theo dõi hiện trạng mặt đất, biển, hải đảo mà không phụ thuộc vào
nguồn ảnh của nước ngoài.
11
1.2 Nguyên lý hoạt động và các thành phần của hệ thống viễn thám
Nguyên lý hoạt động của viễn thám là sử dụng bức xạ điện từ tới vật thể và
thu lại tín hiệu phản hồi bằng bộ cảm ( hình 1.1). Sóng điện từ được phản xạ
hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối
tượng. Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng
lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định. Đo lường và phân tích năng
lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám cho phép tách thông tin hữu ích
về từng loại lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và
vật thể.
Hình 1.1. Nguyên lý thu thập dữ liệu ảnh viễn thám
Thiết bị dùng để ghi nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được
tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng. Phụ thuộc vào đặc điểm của cả
đối tượng và sóng điện từ, sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị
đối tượng hấp thụ, hay bị đối tượng phản xạ trở lại khí quyển.
Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm (D): sau khi năng lượng được phát ra
hay phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu
nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin của đối
tượng.
Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận từ bộ cảm
cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử
lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này chính là dữ liệu thô.
Giải đoán và phân tích ảnh(F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng
được. Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình
ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào. Công đoạn để có thể “nhận biết” này
gọi là giải đoán ảnh. Ảnh được giải đoán bằng một hoặc nhiều phương pháp.
Các phương pháp này là giải đoán bằng mắt, giải đoán tự động, giải đoán bằng
kỹ thuật số, hay các công cụ điện tử để lấy được thông tin về các đối tượng của
khu vực đã chụp ảnh.
Ứng dụng(G): đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực
hiện khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về
đối tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm
nghiệm những thông tin đã có,… nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể.
14
1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới năng lượng sóng điện từ
Năng lượng của sóng điện từ khi lan truyền trong khí quyển sẽ bị các
phần tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau, tùy thuộc vào từng bước sóng
cụ thể. Các vùng phổ không bị ảnh hưởng mạnh bởi môi trường khí quyển còn
được gọi là cửa sổ khí quyển được chọn để sử dụng cho thu nhận ảnh viễn thám.
Hình 1.3: Vùng phổ sử dụng trong viễn thám ít bị hấp thu
năng lượng bởi khí quyển
Các bước sóng ngắn hơn 0.3µm hầu như bị hấp thụ bởi tầng Ôzôn, vùng
năng lượng phản xạ cực đại ứng với bước
sóng 0.5 µm trong khí quyển. Năng lượng
do dải sóng này cung cấp giữ vai trò quan
trọng trong viễn thám
Hồng ngoại gần
trung bình
0.77 - 1.34
1.55 - 2.4
Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các
bước sóng hồng ngoại gần từ 0.77-0.9µm,
sử dụng trong chụp ảnh hồng ngoại theo
dõi sự biến đổi thực vật từ 1.55-2.4 µm
Hồng ngoại
nhiệt
3 - 22
Một số vùng bị hấp thu mạnh bởi hơi
nước, dải sóng này giữ vai trò trong phát
hiện cháy rừng và hoạt động của núi lửa
từ 3.5-5µm. Bức xạ nhiệt của trái đất có
năng lượng cao nhất tại bước sóng 10µm
Vô tuyến
(radar)
1mm - 30cm
Khí quyển không hấp thụ mạnh năng
lượng các bước sóng lớn hơn 2cm, cho
phép thu nhận năng lượng cả ngày lẫn
đêm, không ảnh hưởng bởi mây, sương
mù, hay mưa.
16
1.4 Phân loại viễn thám
trong đó có nghiên cứu về khí hậu, nhiệt độ, môi trường của trái đất.
- Cung cấp nhanh các tư liệu ảnh số có độ phân giải cao và siêu cao, là dữ liệu cơ
bản cho việc thành lập và hiệu chỉnh hệ thống bản đồ quốc gia và hệ thống cơ sở
dữ liệu địa lý quốc gia.
Bên cạnh những ưu điểm cơ bản trên, kỹ thuật viễn thám cũng tồn tại một số
nhược điểm chính sau:
- Để xử lý và phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh yêu cầu chuyên môn cao và kinh
nghiệm trong thực hành.
- Đối với những vùng nghiên cứu có diện tích nhỏ, sử dụng kỹ thuật viễn thám
không kinh tế do giá thành cao.
- Các phần mềm để xử lý ảnh vệ tinh có giá thành cao.
- Nếu kết quả giải đoán ảnh viễn thám chưa được kiểm tra bằng công tác ngoại
nghiệp, việc sử dụng có thể sẽ có nhiều hạn chế.
1.6 Ứng dụng của kỹ thuật viễn thám
Với những ưu điểm nổi bật trên, kỹ thuật viễn thám được sử dụng rộng rãi
trên thế giới trong nghiên cứu, giam sát tài nguyên môi trường. Từ mục đích ban
đầu dùng trong quân sự, ngày nay kỹ thuật viễn thám được ứng dụng trong hầu
khắp các lĩnh vực kinh tế, môi trường và mang lại hiệu quả to lớn.
Ứng dụng trong nghiên cứu Địa chất: viễn thám từ lâu được sử dụng để
giải đoán các thông tin địa chất. Dữ liệu viễn thám dùng để giải đoán là các ảnh
máy bay, ảnh vệ tinh và ảnh radar. Các lĩnh vực dùng dữ liệu này có thể kể đến
là địa mạo, cấu trúc địa chất, trầm tích, khoáng sản, dầu mỏ, địa tầng, địa chất
công trình, nước ngầm và các nghiên cứu về địa chất môi trường.
Ứng dụng trong nghiên cứu địa mạo: các dạng địa hình được thể hiện rất
rõ trên ảnh viễn thám(địa hình kiến tạo, núi lửa, địa hình sông suối, địa hình
thành tạo do cát, thành tạo do băng,…) và được giải đoán một cách hữu hiệu
18
- Cấu trúc địa chất: giải đoán bề mặt và đọ dốc của tầng trầm tích, các yếu tố uốn
nếp, đứt gãy,…
- Nghiên cứu thạch học: xác định các loại đá trầm tích, macma, biến chất và thành
Các vệ tinh tiếp theo của Landsat là Landsat - 2, 3, 4, 5, 6 và Landsat - 7.
Công nghệ ghi ảnh trên các thế hệ vệ tinh Landsat lần lượt sử dụng các bộ cảm
ngày càng hoàn thiện và tốt hơn nhiều, từ độ phân giải thấp đến độ phân giải
cao, theo trật tự là RBV (Return Beam vidicon), đa phổ (MSS), chuyên đề (TM),
chuyên đề nâng cao (ETM), chuyên đề nâng cao (ETM+).
Nguồn dữ liệu ảnh Landsat đa dạng, phong phú, phổ biến trên toàn cầu.
Đặc biệt là dữ liệu của vệ tinh Landsat - 7. Vệ tinh Landsat - 7 được thiết kế
thêm kênh phổ toàn sắc, có dải sóng 0.5 - 0.9µm và độ phân giải 15 x 15m. Điều
này cho phép chồng ảnh với các kênh phổ khác nhau của bộ cảm biến ETM để
tạo ra ảnh tổ hợp màu với độ phân giải cao hơn.
Hiện nay, ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lượng kênh phổ và độ phân
giải khác nhau. Tuy nhiên, thế hệ ảnh Landsat TM thu từ vệ tinh Landsat - 4, 5
và ảnh Landsat ETM+ được thu từ vệ tinh Landsat - 7 được sử dụng phổ biến
nhất. Ảnh Landsat TM gồm có 7 kênh. Trong đó 6 kênh phổ nằm trên dải sóng
nhìn thấy và hồng ngoại với độ phân giải không gian 30mx30m và một dải phổ
hồng ngoại nhiệt ở kênh 6, độ phân giải 120m x 120m để đo nhiệt độ bề mặt.
Đặc tính của các kênh phổ ảnh landsat TM được thể hiện trong bảng 1.3.
Ảnh Landsat ETM+ bao gồm 8 kênh phổ ở các bước sóng có bản giống ảnh
Landsat TM. Điều khác biệt là ở Landsat ETM+, kênh hồng ngoại nhiệt có độ
phân giải cao hơn (60m) và có thêm kênh toàn sắc với độ phân giải không gian
là 15m. Điều này cho phép chồng ghép ảnh với các kênh phổ khác nhau của bộ
cảm biến ETM để tạo ra ảnh tổ hợp màu với độ phân giải cao hơn (15 x 15m).
Đặc tính các kênh phổ của ảnh Landsat ETM+ được thể hiện trong bảng 1.4.
Bảng 1.3. một số thông số các kênh phổ ảnh Landsat TM
Kênh Bước sóng Tên gọi phổ Độ phân giải
không gian(m)
Lưu trữ
20
(µm) (bit)
TM1 0.45 - 0.52 Xanh lam 30 8
TM 1 0.45 - 0.52 Xanh lam
Dùng để nghiên cứu thềm lục địa
nông, phân biệt sự khác nhau giữa đất
và thực vật, xác định các đối tượng
nhân tạo như đường, nhà cửa,…
21
TM 2 0.52 - 0.6 Xanh lục
Dùng để đánh giá trạng thái của thực
vật, phân biệt giữa các loại thảm thực
vật,…
TM 3 0.63 - 0.69 Đỏ
Dùng để phân biệt thực vật và đất,
theo dõi tình trạng thực vật, phân loại
thực vật,lập bản đồ ranh giới giữa các
loại đất và ranh giới hình thành địa
chất,…
TM 4 0.76 - 0.9
Cận hồng
ngoại
Xác định bề mặt đất và nước, xác
định đường bờ, xác định cây trồng,
các kiểu thực vật, trạng thái và sinh
khối, độ ẩm của đất,…
TM 5 1.55 - 1.75
Giữa hồng
ngoại
Xác định độ ẩm của thực vật và đất,
giám sát thảm thực vật, tách tuyết và
mây,…
TM 6 10.4 - 12.5
2.1.2 Đường cong phổ và dấu hiệu phổ
Trong viễn thám, đường cong phổ thường được đặc trưng bởi các dấu hiệu
sau:
Hấp thụ chọn lọc: là hiện tượng phổ điện từ tới vật và một phần của nó bị
hấp thụ. Hiện tượng này xảy ra với vùng phổ phản xạ năng lượng mặt trời (sóng
nhìn thấy, sóng hồng ngoại, và hồng ngoại sóng ngắn). Năng lượng phản xạ bị
hấp thụ và vì vậy bộ cảm nhận giá trị của năng lượng phản xạ /phát xạ yếu hơn
so với các dải sóng khác.
23
Phản xạ chọn lọc: trong trường hợp này, phổ thu được trên bộ cảm là năng
lượng phản xạ năng lượng đến từ nguồn mặt trời tới vật và các giá trị phổ cao có
thể dẫn đến phân cách chùm sóng đơn.
Phát xạ chọn lọc cao và thấp: nhiều vật có khả năng đánh dấu bởi phát xạ
cao hoặc thấp ở vài dải sóng nhất định.
Dấu hiệu phổ là đặc tính hoặc nhóm đặc tính riêng của đường cong phổ cho
phép giải đoán chúng trên một vật xác định.
2.1.3 Những quá trình nguyên- phân tử tác động tới đặc tính phổ
a. Những dạng chuyển đổi trạng thái năng lượng
Trạng thái năng lượng của một vật là một hàm số tương quan giữa vị trí
tương đối và trạng thái của các phần tử cấu tạo nên vật tại thời điểm đó. Tổng
năng lượng của hệ nguyên - phân tử hợp thành từ 4 trạng thái năng lượng khác
nhau: chuyển đổi, quay, dao động, điện tử. Để chuyển đổi từ trạng thái năng
lượng này sang trạng thái năng lượng khác cần có một năng lượng nhất định. Sự
chuyển đổi năng lượng này cũng khác nhau trên các phần của phổ điện từ khác
nhau. Các mức năng lượng có thể kể ra là:
- Mức năng lượng chuyển đổi
- Mức năng lượng quay: là năng lượng động học do quay của các phân tử.
- Mức năng lượng dao động: liên quan tới sự chuyển động của các nguyên tử
tương đối với nhau. Mức năng lượng này xảy ra tại dải phổ hồng ngoại nhiệt và
hồng ngoại sóng ngắn. Sự thay đổi mức năng lượng giao động của âm bội và tổ
25
Đặc tính này thường xảy ra với sắt tại dải sóng 0.87µm, 0.35µm và phụ
kênh phổ 0.5µm. Các ion Sắt có các kênh phổ 1µm, 1-2µm và 0.55-0.57µm.
Kim loại Cu(0.8 µm), Ni(1.25 µm, 0.4 µm), Cr(0.55 µm, 0.45 µm, 0.35 µm).
- Hiệu ứng trường tinh thể
Hiệu ứng trường tinh thể là hiện tượng mà mức năng lượng đối với một Ion
sẽ khác nhau đối với mỗi trường tinh thể. Đối với các nguyên tố chuyển tiếp như
Ni, Gr, Cu, Co, Mn,… là dạng 3 lớp điện tử định ra các mức năng lượng. Các
lớp điện tử này không được bảo vệ. Vì vậy mức năng lượng bị ảnh hưởng bởi
các trường tinh thể, và các điện tử có thể lấy giá trị năng lượng mới phụ thuộc
trường tinh thể. Trong trường hợp này, khi ở mức năng lượng mới, có sự chuyển
tiếp giữa các mức năng lượng. Kết quả của sự hấp thụ phổ được quyết định bởi
hóa trị của các ion () và số tọa độ, bởi vị trí đối xứng và mức độ các điểm bị biến
dị. Ví dụ về các oxit sắt khi ở các trường tinh thể khác nhau bị hấp thụ ở các dải
phổ khác nhau được Hunt đưa ra năm 1980 thể hiện trong hình 2.2.
Hình 2.2. Hiệu ứng trường tinh thể (Hunt, 1980)
c. Các quá trình giao động
Đối với đại đa số vật chất trên trái đất, các quá trinh dao động nguyên-
phân tử thường xảy ra ở dải phổ hồng ngoại sóng ngắn và hồng ngoại nhiệt.
Copyright: Tài liệu đại học ©