ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUANG HỌC

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÂN GIẢI THEO THỜI
GIAN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NĂNG LƯỢNG
CỘNG HƯỞNG

PHẠM THỊ HẰNG
LỚP CAO HỌC LÝ K10.B1

THÁI NGUYÊN, 2018


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới
Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Thanh Bình. Thầy đã giao đề tài và tận tình
hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Vũ Thị Bích và Th.S Nguyễn Đình
Công ở Viện Vật Lý Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, PGS. TS. Chu
Việt Hà trường Đại học Sư Phạm – Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ và tạo điều kiện
để em hoàn thành tốt luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn của mình tới toàn thể Thầy Cô giáo trong khoa Vật lý
trường Đại Học Khoa Học - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy và giúp đỡ em trong
suốt quá trình học tập tại khoa, và các anh chị, các bạn học viện lớp K10B1 – lớp Cao
học Vật lý đã trao đổi và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình tôi, bạn bè đồng
nghiệp của tôi – những người đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian học tập và thực hiện luận văn này.
Luận văn được hoàn thành với sự hỗ trợ từ đề tài KHCN cấp Viện Hàn lâm

Chương 3: Kết quả và thảo luận ................................................................................27
3.1. Quá trình truyền năng lượng giữa AuNPs với phân tử Rh6G ................................ 27
3.2. Quá trình truyền năng lượng giữa Rhodamin 6G và chấm lượng tử CdSe/ZnS ....33
KẾT LUẬN ..................................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................39

ii


MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

FRET
EM

Fluorescence Resonance Energy Transfer
Sóng điện từ

BRET

truyền năng lượng cộng hưởng phát quang sinh
học

TCSPC

time-correlated single photon counting

SPR
AuNPs

Surface Plasmon Resonance


Bảng 3.1: Các mẫu nghiên cứu FRET giữa cặp Rh6G (Donor) và AuNPs (Acceptor) ........... 29
Bảng 3.2. Kết quả tính thời gian sống từ fitting đường cong suy giảm huỳnh quang theo hàm
stretch exponent. ....................................................................................................................... 33
Bảng 3.3. Các mẫu nghiên cứu FRET giữa cặp Rhodamin 6G và chấm lượng tử CdSe/ZnS . 34
Bảng 3. 4. Giá trị của tích phân vùng phổ chồng chồng lên nhau, (J ()), hiệu suất truyền
năng lượng Förster, (E%), và khoảng cách cặp donor-acceptor (r).......................................... 36

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Mô hình hiệu ứng FRET............................................................................................. 6
Hình 1.2: Giản đồ Jablonski mô tả hiệu ứng FRET ................................................................. 10
Hình 1.3: Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang của một cặp chất Donor và Acceptor .................. 11
Hình 1.4: Hiệu suất truyền năng lượng FRET được vẽ như hàm khoảng cách cặp donoracceptor, khoảng cách R0 là khoảng cách mà hiệu suất truyền băng 50% ............................... 12
Hình 1.5: Quang phổ huỳnh quang của donor và acceptor và dung dịch hỗn hợp của donor và
acceptor..................................................................................................................................... 13
Hình 1.6: Mô hình cơ chế hoạt động của biosensor DNA nano QDs (a,b) .............................. 15
Hình 1.7: Sơ đồ cảm biến FRET cơ bản để phát hiện các protease hoạt động........................ 16
Hình 2.1: Máy đo phổ hấp thụ Shimazu UV2600 .................................................................... 18
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của hệ đo hấp thụ quang học UV-VIS-NIR .................................. 18
Hình 2. 3: Sơ đồ nguyên lý của máy phổ kế huỳnh quang Cary Eclipse ................................. 20
Hình 2.4: (a) Phép đo thời gian sống theo phương pháp miền thời gian;
(b) Phép đo thời gian sống theo phương pháp miền tần số ...................................................... 22
Hình 2.5: Nguyên lý tổng quát của kỹ thuật TCSPC: một photon tín hiệu được ghi nhận tại
mỗi chu kỳ xung kích thích, nhớ vào các cột thời gian (bin time), dựng lại biểu đồ tín hiệu
theo thời gian (histogram) sẽ cho profile cường độ [17] ............................................................ 24
Hình 2.6: Sơ đồ tổng quát của hệ TCSPC ................................................................................ 25
Hình 3.1: Ảnh HRTEM của AuNPs ......................................................................................... 28

ứng FRET xảy ra, acceptor với một tập hợp các mức năng lượng quỹ đạo gần hoặc
thấp hơn mức kích thích của donor, có nghĩa là phổ phát xạ của donor phải chồng chập
lên phổ hấp thụ của acceptor, quá trình truyền năng lượng có thể đo được thông qua
thời gian sống huỳnh quang. Xác định FRET qua thời gian sống huỳnh quang có một
số ưu điểm so với phương pháp xác định cường độ phổ đồng thời tránh được trường
hợp không phải FRET (quá trình tái hấp thụ). Trong nghiên cứu này, chúng tôi trình
bày kết qủa nghiên cứu truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang là cặp donoracceptor là: chất màu Rhodamin 6G và hạt nano vàng; Rhodamin 6G và chấm lượng
tử CdSe/ZnS trong môi trường dung môi nước.
Luận văn với tiêu đề: “Ứng dụng phương pháp quang phổ phân giải thời gian
nghiên cứu quá trình truyền năng lượng cộng hưởng”. Ngoài phần mở đầu, kết luận
được chia làm 3 chương:
− Chương 1: Tổng quan tìm hiểu tài liệu về FRET, ứng dụng FRET: trình bày
lich sử phát triển nghiên cứu FRET, lý thuyết FRET và một số ứng dụng của
nó.

1


− Chương 2: Kỹ thuật thực nghiệm: Chuẩn bị mẫu đo, các phương pháp thực
nghiệm được sử dụng trong luận văn như đo phổ hấp thụ, phổ huỳnh quang,
thời gian sống huỳnh quang
− Chương 3. Trình bày các kết quả truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh
quang của 2 cặp donor-acceptor là: chất màu Rhodamin 6G và hạt nano vàng;
Rhodamin 6G và chấm lượng tử CdSe/ZnS trong môi trường dung môi nước.

2


Chương 1



Tại Việt Nam nghiên cứu về vật liệu nano đã được thực hiện gần hai chục năm qua,
hàng ngàn dự án, đề tài khoa học các cấp đã được thực hiện, chúng ta đã thu được
nhiều kết quả khoa học đáng khích lệ, nhiều công trình khoa học đã được công bố,
nhiều kết quả đã được đưa vào ứng dụng trong thực tế …bên cạnh những tính chất,
thông số, đặc trưng vật lý của đơn hạt nano ở trạng thái dừng (steady state) của vật liệu
nano được tập trung nghiên cứu thời gian gần đây, một tính chất khác của vật liệu
nano là tính chất động học – tính chất của vật liệu khi có tương tác với môi trường bên
ngoài ít được chú ý vì ở Việt Nam chúng ta chưa có đầy đủ phương tiện, máy móc để
thực hiện các nghiên cứu này. Gần đây tại viện Vật lý Viện Hàn lâm Khoa Học Công
Nghệ Việt Nam đã phát triển được một số thiết bị cho phép xác định được một số đặc
tính động học của vật liệu nano.
Vật liệu nano có triển vọng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn, ống
nano cacbon, dây nano silic đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo các linh kiện
điện tử, cũng như các chuyển mạch quang... Các vật liệu gốm trên cơ sở tinh thể nano
Si3N4, SiC... có độ cứng siêu cao, ít bị mài mòn, được dùng trong cơ khí để chế tạo
mũi khoan, dao cắt gọt, các ổ bi.... Vật liệu TiO2 anatase với kích thước cỡ nano mét
cho thấy chúng là một chất xúc tác quang điện hóa mạnh, mở ra một khả năng ứng
dụng làm vật liệu xúc tác, làm sạch môi trường: kính được phủ hạt tinh thể nano TiO2
sẽ không dính ướt; các loại sơn có pha hạt nano TiO2 sẽ có độ bám dính rất cao, làm
cho lớp sơn bền lâu và không bám bụi... Các hạt nano từ: Fe2O3, Fe3O4... được sử dụng
để đốt các tế bào ung thư bằng từ trường ngoài mà không ảnh hưởng đến các tế bào
bình thường.
Các hạt kim loại có cấu trúc nano cũng là một hướng tiếp cận trong các nghiên
cứu khoa học–công nghệ nano. Ở đây, tính chất hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt
liên quan tới hệ điện tử tự do đặc biệt có ý nghĩa quan trọng. Gần đây, hai loại hạt
nano kim loại được quan tâm nghiên cứu nhiều là vàng (Au) và bạc (Ag). Vàng kích
thước nano (khoảng một vài chục nm) có plasmon bề mặt cộng hưởng ở khoảng 530
nm. Quá trình biến đổi photon–plasmon–photon (vùng phổ cộng hưởng ~530 nm) cho
phép tiếp cận trực tiếp lĩnh vực nano–photonics, tận dụng được các ưu thế "nhanh" của

qua các tương tác lưỡng cực-lưỡng cực tầm xa. Lý thuyết truyền năng lượng được dựa
trên khái niệm về một chất huỳnh quang kích thích như một dao động lưỡng cực có thể
trải qua sự trao đổi năng lượng với một lưỡng cực thứ hai có tần số cộng hưởng tương
tự. Vấn đề này, truyền năng lượng cộng hưởng tương tự như sự dao động cùng tần số.
Ngược lại, năng lượng bức xạ yêu cầu phát xạ và tái hấp thụ một photon phụ thuộc vào
kích thước vật lý và tính chất quang học của mẫu vật, cũng như hình dạng của bề mặt
và quãng đường truyền sóng. Không giống như các cơ chế bức xạ, truyền năng lượng
cộng hưởng có thể mang lại một lượng đáng kể thông tin về cấu trúc liên quan đến các
acceptor.[9,10,12]

5


Một cặp phân tử tương tác với nhau thông qua hiệu ứng FRET được gọi là một
cặp donor- acceptor. Hiện tượng FRET không qua trung gian là quá trình phát xạ
photon. Ngoài ra, nó thậm chí không yêu cầu chất màu nhận được phát huỳnh quang.
Mặc dù trong hầu hết các ứng dụng, các donor và acceptor đều có khả năng phát
huỳnh quang. [13,14]
Tóm lại, FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer - FRET ) hay còn gọi
là hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang. Ở đây truyền năng lượng
cộng hưởng (RET) còn gọi là truyền năng lượng cộng hưởng điện tử (electronic
energy tranfer – EET).
Hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) là cơ chế mà
trong đó một hạt nano có thể truyền năng lượng kích thích không bức xạ của nó cho
một hạt nano độc lập khác ở một khoảng cách ngắn (khoảng cách nguyên tử).
Phát xạ

FRET

Donor

Mặc dù các ứng dụng thực tế của FRET chỉ diễn ra sau năm 1950 nhưng quan
sát hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang được thực hiện từ thực
nghiệm năm 1900 và các nhà khoa học luôn tìm mọi cách để giải thích hiện tượng này.
Bắt đầu với lý thuyết về sóng điện từ (EM) và quang phổ, đồng thời với sự ra đời của
cơ học lượng tử (QM). Những lý thuyết này rất cần thiết cho quan sát và giải thích
đúng về việc truyền năng lượng không bức xạ. Khái niệm EM đưa ra chỉ vài thập kỷ
trước khi quan sát được truyền năng lượng. Lý thuyết đầu tiên cố gắng giải thích
FRET là sử dụng lý thuyết EM cổ điển này. Lý thuyết cơ học lượng tử đầu tiên của
FRET đã được phát triển đồng thời với lý thuyết mới của Heisenberg, Schrodinger và
Dirac (Heisenberg, 1925; Dirac, 1926; Schrodinger, 1926).
Thí nghiệm đầu tiên ghi lại các phép đo truyền năng lượng huỳnh quang cộng
hưởng (quan sát phát xạ của nguyên tử donor) được Carlo và Franck thực hiện trên
khoảng cách lớn hơn bán kính va chạm đã được thực hiện vào năm 1922. Carlo quan
sát phát xạ từ Tali trong một hỗn hợp hơi thủy ngân và Tali, khi hỗn hợp hơi bị kích
thích bởi bước sóng 253,6 nm, Bước sóng này chỉ có thể kích thích các nguyên tử thủy
ngân nhưng lại thu được huỳnh quang của Tali. Huỳnh quang của Tali được gọi là
“huỳnh quang cảm ứng” (sensitized fluorescence) nó quan sát được vì năng lượng từ
các nguyên tử thủy ngân bị kích thích đã truyền cho nguyên tử tali.
Các thí nghiệm tiếp theo của các tác giả khác thấy huỳnh quang cảm ứng xẩy ra
với hơi của các kim loại kiềm như: bạc, cadmium, chì, kẽm và indi với sự có mặt của
hơi thủy ngân. Tầm quan trọng của sự cộng hưởng giữa năng lượng mức giữa các mức
năng lượng của nguyên tử nhạy cảm đã được minh chứng rõ ràng bởi các thí nghiệm
sau nay của Beuler và Josephi (1927-1929), cường độ huỳnh quang tăng với sự tham
gia của hai loại nguyên tử. Điều này phù hợp với nguyên lý Franck (1922): năng lượng
điện tử của một nguyên kích thích không thể chuyển trực tiếp thành động năng của hạt
va chạm. Nếu năng lượng kích thích đã chuyển thành nội năng dập tắt thì sẽ có những
trạng thái kích thích với năng lượng được tăng cường
Cơ học lượng tử và lý thuyết truyền năng lượng [9,10]
Lý thuyết cơ học lượng tử để giải thích sự truyền năng giữa các nguyên tử ở
khoảng cách xa hơn so với bán kính va chạm đã được đề xuất bởi Kallmann và

Mô hình J. Perrin (1925): Ông giả thuyết rằng việc truyền năng lượng kích
thích có thể nhảy từ một phân tử tới một phân tử khác thông qua tương tác giữa các
dao động lưỡng cực của các phân tử gần nhau. Theo lý thuyết cổ điển một phân tử kích
thích sẽ dao động ở tần số  tương ứng với cường độ của năng lượng kích thích
8


Eexit= h, là sự sai khác giữa hai mức năng lượng. Các phân tử tương tác như trường
dipole điện Hertzian (1888);
Dipole Hertzian dao động như là một dipole tĩnh. Perrin giả định rằng nếu các
phân tử được phân cách bởi khoảng cách đủ nhỏ, năng lượng có thể được chuyển cho
phân tử acceptor không phát xạ. Ông gọi đây là ''transfert d'activation''.
Mô hình F. Perrin
F. Perrin (con trai của J. Perrin) là một trong những người tiên phong về huỳnh
quang (1929), Ông mở rộng J. Perrin lý thuyết truyền giao năng lượng bằng cách phát
triển một mô hình cơ học lượng tử (Perrin, 1932; Perrin, 1933). Tuy nhiên, ông kết
luận, cũng như J. Perrin, rằng tốc độ truyền tỷ lệ thuận với 1/R3; điều này dẫn đến việc
truyền năng lượng ở khoảng cách dài hơn đã được tìm thấy bằng thực nghiệm. F.
Perrin cũng xem xét tới va chạm giữa các phân tử huỳnh quang và các phân tử dung
môi, cũng như hiệu ứng Doppler (Perrin, 1932; Perrin, 1933). Những va chạm này mở
rộng phổ sự hấp thụ và phát xạ của các phân tử, vốn J. Perrin giả thiết là hẹp để đảm
bảo hiệu suất tương tác. Các hiệu ứng va chạm và Doppler như vậy là chủ đề của
nhiều nghiên cứu quang phổ trong hai thập kỷ đầu của thế kỷ 19 và cũng đã được
Kallmann và London nghiên cứu ở pha hơi. Các mở rộng quang phổ là quan trọng vì
lý do sau đây. Năng lượng bị mất bởi donor chính xác bằng năng lượng thu được của
acceptor. Mỗi phân tử chỉ có một xác suất va chạm nhất định. Điều này làm giảm khả
năng cộng hưởng, bởi vì phải có hai lưỡng cực tương tác để có quá trình truyền năng
lượng. F. Perrin đã sử dụng lý thuyết phổ va chạm mở rộng cho truyền năng lượng ở
khoảng cách mới giảm xuống còn khoảng [(/ 2) (t/)]1/6 trong đó t là thời gian giữ
hai lần va chạm;  là thời gian sống huỳnh quang

thụ hoặc kích thích của chất màu nhận. Mức độ chồng chập lên nhau được gọi là phổ
chồng lên nhau tích hợp (J).
(ii)

Donor phải có cường độ huỳnh quang mạnh.

(iii)

Hai chất này (donor và acceptor) phải ở khoảng cách gần nhau (thường 1

đến 10 nanomet).
10


(iv)

Các lượng cực điện (dipole) của các donor và acceptor phải gần như

song song với nhau.
(v)

Thời gian sống huỳnh quang của các phân tử các donor phải có khoảng

Cường độ

thời gian đủ để cho hiệu ứng FRET xảy ra.

Bước sóng (nanomet)

Hình 1.3: Phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang của một cặp chất Donor và

Hiệu suất truyền năng lượng cũng có thể xác định thông qua thời gian sống
huỳnh quang theo biểu thức

(1.5)
12


Trong đó DA là thời gian sống huỳnh quang của donor khi có mặt acceptor; D
là thời gian sống huỳnh quang của donor khi không có mặt acceptor
Tóm lại, tỷ lệ FRET phụ thuộc vào mức độ chồng chập quang phổ giữa các cặp
cho – acceptor (hình 1.3), hiệu suất lượng tử của các chất cho, định hướng tương đối
của các donor– acceptor, những khoảng cách chuyển tiếp lưỡng cực và khoảng cách từ
các donor tới acceptor. Bất kỳ quá trình nào có ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các
cặp chất cho- acceptor cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của FRET.
Phát hiện hiệu ứng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET):
Việc phát hiện và định lượng hiệu ứng FRET có thể được thực hiện trong một
số cách khác nhau. Đơn giản chỉ cần hiện tượng này có thể được quan sát bởi một mẫu
vật có chứa cả các donor và các phân tử acceptor với ánh sáng phát ra ở các bước sóng
trung tâm gần với phát xạ. Bởi vì FRET có thể dẫn đến giảm cường độ huỳnh quang
của các phân tử donor cũng như tăng cường độ huỳnh quang của acceptor, nên khi xác
định tỷ lệ số liệu của hai tín hiệu có thể phát hiện được hiệu ứng FRET có xảy ra hay
không [12].
Ưu điểm của phương pháp này là một thước đo của sự tương tác có thể được
thực hiện là độc lập với nồng độ tuyệt đối của cảm biến. Bởi vì không phải tất cả các
gốc acceptor đều phát huỳnh quang, nên chúng có thể được sử dụng như một phương
tiện để dập tắt huỳnh quang. Trong trường hợp này, những tương tác mà kết quả trong
một phân tử các chất huỳnh quang cho đến gần phân tử như vậy sẽ dẫn đến một sự mất

Cường độ


chất Streptavisin. Tiếp theo cho chất huỳnh quang Cy5.5 và Biotin tác dụng với chất
Oligonucleotit tạo thành hai tác nhân hoạt hóa với vai trò khác nhau: tác nhân thông
tin (Reporter probe) và tác nhân liên kết (Capture probe). Hai nhóm phân tử chức năng
này liên kết với phân tử DNA cần xác định (mục đích DNA). Cụm phân tử hai chức
năng thông tin và kết hợp có chứa DNA, liên kết với QDs đã biến tính (Steptavidin
Conjugated QDs), tạo thành biosensor DNA nano. Biosenssor DNA nano này có nhóm
biotin kết hợp với chất Steptavidin trên bề mặt QDs. Nhờ vậy hiệu ứng FRET được

14


phát huy. Bằng phương pháp này, ta có thể kiểm chứng được DNA nhanh và độ chính
xác cao[12,13,14]. Hình 1.6 là mô hình cơ chế hoạt động của biosensor DNA nano.

Hình 1.6: Mô hình cơ chế hoạt động của biosensor DNA nano QDs (a,b)
và hiệu ứng kiểm tra (c).
Nhìn chung, biosensor nano hiệu ứng FRET dùng chất phát huỳnh quang QDs
có nhiều ưu điểm so với huỳnh quang hữu cơ. Vì vậy nhiều loại biosensor để xác định
ảnh invivo được nghiên cứu chế tạo.
• Sử dụng nanosensor trong nghiên cứu Enzim
Giáo sư Gae Baik Kim và Young-Pil Kim cùng các cộng sự taị đại học
Hanyang Hàn Quốc cũng nghiên cứu và phát triển phép phân tích Enzim Protease
bằng nanosensor sử dụng chấm lượng tử có hiệu ứng FRET. Nghiên cứu này cho thấy
việc phát triển hoạt động của protease dựa trên sự truyền năng lượng của các chấm
lượng tử. Bằng cách kết hợp một số loại protease vào thiết kế của dạng QDs có cấu
trúc truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang (FRET) và truyền năng lượng cộng
hưởng phát quang sinh học (BRET), hoạt động của protease dẫn đến những thay đổi
trong hiệu suất truyền năng lượng. Đặc biệt là do đặc tính vượt trội của QDs, nó có thể
15


2.1. Kỹ thuật đo hấp thụ
Phổ hấp thụ là một công cụ hữu ích trong việc nghiên cứu sự tương tác của vật
liệu với ánh sáng chiếu vào, qua đó, có thể biết được thông tin về các quá trình hấp thụ
xảy ra tương ứng với các chuyển dời quang học từ một số trạng thái cơ bản ni đến một
số trạng thái kích thích nj, từ đó có thể xác định được bước sóng kích thích hiệu quả
cho quá trình quang huỳnh quang (j–i) quan tâm. Môi trường vật chất hấp thụ ánh sáng
tuân theo định luật Beer–Lambert:
I (ν) = I0(ν)e – α (ν )d

(2.1)

trong đó: I0(ν) và I(ν) là cường độ ánh sáng tới và cường độ truyền qua mẫu
vật chất, d là độ dày của mẫu và α(ν) là hệ số hấp thụ vật liệu đối với photon có năng
lượng hν (hay hc/λ, với c là vận tốc ánh sáng).
Muốn xác định hệ số hấp thụ α(ν), người ta lấy in hai vế (2.1), được:
Ln [I0(ν) /(I (ν)] = α(ν)d𝛼(𝜈)𝑑

(2.2)

Phổ hấp thụ biểu diễn đồ thị hệ số hấp thụ α (hay độ hấp thụ A) theo bước sóng
hay năng lượng của photon đi qua vật chất. Như vậy, hệ số hấp thụ lớn tại một bước
sóng nào đó cho thấy photon có năng lượng tương ứng bị vật chất hấp thụ mạnh, phần
ánh sáng truyền qua có cường độ yếu. Ý nghĩa của hệ số hấp thụ bằng 1 là khi ánh
sáng truyền qua một môi trường có độ dày 1 cm, cường độ sẽ bị suy giảm đi e (~2,7)
lần. Hai đại lượng I0(ν) và I (ν) đo được bằng thực nghiệm.
Phương pháp đo phổ hấp thụ trong từng vùng phổ đòi hỏi nguồn sáng phát xạ liên
tục trong vùng phổ đó, một phổ kế hoặc là máy đơn sắc lựa chọn bước sóng hay tần số,
thiết bị thu tín hiệu để đo sự truyền qua của ánh sáng đơn sắc. Nguồn sáng thường
được sử dụng là đèn hydrogen và deuterium đối với vùng tử ngoại và đèn dây tóc
(volfram+halogen) cho vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại gần. Trong thí nghiệm đo

A(ν) = log10[Io(ν)/I(ν)].

(2.4)

hoặc phổ hấp thụ:

2.2. Kỹ thuật đo huỳnh quang
Hệ đo phổ huỳnh quang Cary Eclipse phân giải cao được đặt tại Viện Vật Lý,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Nguyên tắc hoạt động của phổ kế
Cary Eclipse được cho trên hình 2.2.
Nguyên lý hoạt động của hệ đo: Nguồn kích thích của Cary Eclipse là đèn
Xenon flash có thể phát bước sóng từ 200 đến 1000nm, nguồn sáng từ đèn xenon đi
qua một máy đơn sắc để chọn bước sóng đơn sắc kích thích. Ánh sáng đơn sắc này
được đưa vào buồng mẫu và hội tụ lên mẫu đo. Tín hiệu huỳnh quang phát ra từ mẫu
được hội tụ lên lối vào của máy đơn sắc thứ hai và thu nhận ở lối ra bằng đầu thu
quang điện. Một phần của ánh sáng kích thích được trích ra đưa vào đầu thu quang
điện thứ hai để đồng bộ với tín hiệu thu. Xeno flash hoạt động ở chế độ xung nên Cary
Eclipse còn có thể đo thời gian sống huỳnh quang của mẫu có thời gian sống dài (lân
quang).

19