紫外-可見分光光度計(jì)的使用
發(fā)布日期：2019-11-28 點(diǎn)擊次數(shù)：
紫外-可見分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry）通常是指利用物質(zhì)對200~800nm光譜區(qū)域內(nèi)的光具有選擇性吸收的現(xiàn)象，對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。按測量光的單色程度（即含波長范圍的寬窄程度）分為分光光度法（spectrophotometry）和比色法（colorimetry）。利用比較溶液顏色深淺的方法來確定溶液中有色物質(zhì)的含量方法稱比色法。應(yīng)用分光光度計(jì)，根據(jù)物質(zhì)對不同波長的單色光的吸收程度不同而對物質(zhì)進(jìn)行定性分析和定量分析的方法稱分光光度法（又稱吸光光度法）。分光光度法中，按所用光的波譜區(qū)域不同，又可分為紫外分光光度法和可見分光光度法，合稱為紫外-可見分光光度法。在紫外及可見光區(qū)用于測定溶液吸光度的分析儀器稱為紫外-可見分光光度計(jì)（簡稱分光光度計(jì)）。
用于測量和記錄待測物質(zhì)分子對紫外光可見光的吸光度及紫外-可見吸收光譜，并進(jìn)行定性定量以及結(jié)構(gòu)分析的儀器，稱為紫外-可見吸收光譜儀（ultravioletvisible absorption spectrometer）或紫外-可見分光光度計(jì)（ultravioletisible spectrophotometer）紫外-可見分光光度計(jì)雖然是一類有著較長歷史的分析儀器，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分光光度計(jì)也在不斷吸收新的技術(shù)成果，煥發(fā)出其新的活力。掃描光柵型分光光度計(jì)結(jié)合計(jì)算機(jī)控制等新的技術(shù)
成果，使得它成為企業(yè)分析檢驗(yàn)工作中常用的測量分析設(shè)備。陣列式探測器的產(chǎn)生直接促成了固定光柵型分光光度計(jì)［又稱為CCD（PDA）光譜儀或多通道光度計(jì)］的設(shè)計(jì)，使得此類儀器穩(wěn)定性、適應(yīng)性更強(qiáng)，測量速度更快。光纖技術(shù)使得紫外可見分光光度計(jì)的使用變得更方便，同時(shí)也使分光光度計(jì)的配置變得更靈活光纖技術(shù)同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)在線測量的重要手段。目前，儀器正朝著小型化、在線化，測量的現(xiàn)場化、實(shí)時(shí)化方向發(fā)展。隨著集成電路技術(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)合采用小型凹面全息光柵和陣列探測器以及USB接口等新技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)了一些攜帶方便、用途廣泛的小型化甚至是掌上型的紫外-可見分光光度計(jì)。在儀器控制方面，儀器配套軟件的開發(fā)，提高了儀器自動(dòng)化和智能化，提升了儀器的使用性能和價(jià)值。除了儀器控制軟件和通用數(shù)據(jù)分析處理軟件外，很多儀器生產(chǎn)企業(yè)針對不同行業(yè)應(yīng)用，開發(fā)了專用分析軟件，給儀器使用者帶來了極大的便利。
一、儀器工作原理
物質(zhì)的紫外-可見光譜直接地反映了物質(zhì)分子的電子躍遷，與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，不同的物質(zhì)其紫外-可見吸收光譜不同，而吸收強(qiáng)弱又與吸光物質(zhì)的量有關(guān)。因此，可以由物質(zhì)光譜的特異性對物質(zhì)進(jìn)行定性分析，并根據(jù)吸收強(qiáng)度對物質(zhì)作定量測試。在一定的條件下，吸光物質(zhì)對單色光的吸收符合朗伯-比爾定律，即
A=εbc
二、儀器的類型和基本組成部分
1. 儀器的分類
紫外-可見分光光度計(jì)按使用波長范圍可分為可見分光光度計(jì)和紫外-可見分光光度計(jì)兩類（統(tǒng)稱為分光光度計(jì)）。前者的使用波長范圍是400~780nm；后者的使用波長范圍為200~1000nm可見，分光光度計(jì)只能用于測量有色溶液的吸光度，而紫外可見分光光度計(jì)可測量在紫外、可見及近紅外光區(qū)有吸收的物質(zhì)的吸光度。紫外-可見分光光度計(jì)按光路可分為單光束和雙光束兩類。單光束分光光度計(jì)是:光源發(fā)出的光經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進(jìn)行吸光度測定。這種簡易型儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用于常規(guī)分析。雙光束分光光度計(jì)有二類，一是光源發(fā)出的光由單色器分光后，經(jīng)反射鏡分解為強(qiáng)度相等的兩束光，一束通過參比池，另一束通過樣品池。光度計(jì)能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度，并作為波長的函數(shù)記錄下來此類儀器一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。由于兩光束同時(shí)分別通過參比池和樣品池，還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。二是光源發(fā)出的光由單色器分光后被分成兩束，一束直接到達(dá)檢測器，另一束通過樣品后到達(dá)另一檢測器。這種儀器稱為比例雙光束分光光度計(jì)，它的優(yōu)點(diǎn)是可以監(jiān)測光源變化帶來的誤差，但并不能消除參比造成的影響。
2.儀器的基本組成部分
目前，紫外-可見分光光度計(jì)的型號(hào)較多，但它們的基本結(jié)構(gòu)都相似，都由光源、單色器、樣品吸收池、檢測器和信號(hào)顯示系統(tǒng)五大部件組成。
由光源發(fā)出的光，經(jīng)單色器獲得一定波長單色光照射到樣品溶液，被吸收后，經(jīng)檢測器將光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)變化，并經(jīng)信號(hào)指示系統(tǒng)調(diào)制放大后，顯示或打印出吸光度A（或透射比τ），完成測定。
（1）光源 光源是提供入射光的裝置對光源要求是:在所需的光譜區(qū)域內(nèi)，發(fā)射連續(xù)的具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定的紫外及可見光。并且輻射強(qiáng)度隨波長的變化盡可能小，使用壽命長。可見光區(qū)常用的光源為鎢燈和碘鎢燈，其波長范圍為350~1000nm；紫外光區(qū)常用的光源為氫燈或氘燈，其中氘燈的輻射強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，壽命長，因此近年生產(chǎn)的儀器多使用氘燈，氫燈和氘燈發(fā)射的連續(xù)光譜波長范圍為180~360nm。
（2）單色器
單色器是能從光源輻射的復(fù)合光中分出單色光的光學(xué)裝置。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚集元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起著分光的作用。最常用的色散元件是棱鏡和光柵光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個(gè)波長區(qū)具有良好的幾乎均勻一致的分辨能力，現(xiàn)在儀器多使用它。
入射、出射狹縫、透鏡及準(zhǔn)光鏡等光學(xué)元件中狹縫在決定單色器性能上起重要作用。狹縫大會(huì)影響單色光的純度，但過小的狹縫又減弱入射光強(qiáng)。
（3）吸收池 吸收池是用于盛裝被測量溶液的裝置。一般可見光區(qū)使用玻璃吸收池，紫外光區(qū)使用石英吸收池。紫外-可見分光光度計(jì)常用的吸收池規(guī)格有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等，使用時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要選擇。
（4）檢測器 檢測器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。常用的檢測器有硒光電池、光電管、光電倍增管和光電二極管陣列檢測器。硒光電池結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，但長時(shí)間曝光易“疲勞”，靈敏度也不高；光電管的靈敏度比硒光電池高；光電倍增管不僅靈敏度比普通光電管靈敏，而且響應(yīng)速度快，是目前高、中檔分光光度計(jì)中最常用的一種檢測器；光電二極管陣列檢測器是紫外-可見光度檢測器的一個(gè)重要進(jìn)展，它具有極快的掃描速度，可得到三維光譜圖。
（5）信號(hào)顯示器 信號(hào)顯示器是將檢測器輸出的信號(hào)放大并顯示出來的裝置。常用的裝置有電表指示、圖表指示及數(shù)字顯示等?，F(xiàn)在絕大多數(shù)紫外-可見分光光度計(jì)都裝有微處理機(jī)，一方面將信號(hào)記錄和處理，另一方面可對分光光度計(jì)進(jìn)行操作控制。
三、常用儀器型號(hào)和特點(diǎn)
紫外-可見分光光度計(jì)的型號(hào)很多，部分型號(hào)儀器性能特點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)可查看美析官網(wǎng)產(chǎn)品主頁
用于測量和記錄待測物質(zhì)分子對紫外光可見光的吸光度及紫外-可見吸收光譜，并進(jìn)行定性定量以及結(jié)構(gòu)分析的儀器，稱為紫外-可見吸收光譜儀（ultravioletvisible absorption spectrometer）或紫外-可見分光光度計(jì)（ultravioletisible spectrophotometer）紫外-可見分光光度計(jì)雖然是一類有著較長歷史的分析儀器，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分光光度計(jì)也在不斷吸收新的技術(shù)成果，煥發(fā)出其新的活力。掃描光柵型分光光度計(jì)結(jié)合計(jì)算機(jī)控制等新的技術(shù)
成果，使得它成為企業(yè)分析檢驗(yàn)工作中常用的測量分析設(shè)備。陣列式探測器的產(chǎn)生直接促成了固定光柵型分光光度計(jì)［又稱為CCD（PDA）光譜儀或多通道光度計(jì)］的設(shè)計(jì)，使得此類儀器穩(wěn)定性、適應(yīng)性更強(qiáng)，測量速度更快。光纖技術(shù)使得紫外可見分光光度計(jì)的使用變得更方便，同時(shí)也使分光光度計(jì)的配置變得更靈活光纖技術(shù)同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)在線測量的重要手段。目前，儀器正朝著小型化、在線化，測量的現(xiàn)場化、實(shí)時(shí)化方向發(fā)展。隨著集成電路技術(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)合采用小型凹面全息光柵和陣列探測器以及USB接口等新技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)了一些攜帶方便、用途廣泛的小型化甚至是掌上型的紫外-可見分光光度計(jì)。在儀器控制方面，儀器配套軟件的開發(fā)，提高了儀器自動(dòng)化和智能化，提升了儀器的使用性能和價(jià)值。除了儀器控制軟件和通用數(shù)據(jù)分析處理軟件外，很多儀器生產(chǎn)企業(yè)針對不同行業(yè)應(yīng)用，開發(fā)了專用分析軟件，給儀器使用者帶來了極大的便利。
一、儀器工作原理
物質(zhì)的紫外-可見光譜直接地反映了物質(zhì)分子的電子躍遷，與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，不同的物質(zhì)其紫外-可見吸收光譜不同，而吸收強(qiáng)弱又與吸光物質(zhì)的量有關(guān)。因此，可以由物質(zhì)光譜的特異性對物質(zhì)進(jìn)行定性分析，并根據(jù)吸收強(qiáng)度對物質(zhì)作定量測試。在一定的條件下，吸光物質(zhì)對單色光的吸收符合朗伯-比爾定律，即
A=εbc
二、儀器的類型和基本組成部分
1. 儀器的分類
紫外-可見分光光度計(jì)按使用波長范圍可分為可見分光光度計(jì)和紫外-可見分光光度計(jì)兩類（統(tǒng)稱為分光光度計(jì)）。前者的使用波長范圍是400~780nm；后者的使用波長范圍為200~1000nm可見，分光光度計(jì)只能用于測量有色溶液的吸光度，而紫外可見分光光度計(jì)可測量在紫外、可見及近紅外光區(qū)有吸收的物質(zhì)的吸光度。紫外-可見分光光度計(jì)按光路可分為單光束和雙光束兩類。單光束分光光度計(jì)是:光源發(fā)出的光經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進(jìn)行吸光度測定。這種簡易型儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用于常規(guī)分析。雙光束分光光度計(jì)有二類，一是光源發(fā)出的光由單色器分光后，經(jīng)反射鏡分解為強(qiáng)度相等的兩束光，一束通過參比池，另一束通過樣品池。光度計(jì)能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度，并作為波長的函數(shù)記錄下來此類儀器一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。由于兩光束同時(shí)分別通過參比池和樣品池，還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。二是光源發(fā)出的光由單色器分光后被分成兩束，一束直接到達(dá)檢測器，另一束通過樣品后到達(dá)另一檢測器。這種儀器稱為比例雙光束分光光度計(jì)，它的優(yōu)點(diǎn)是可以監(jiān)測光源變化帶來的誤差，但并不能消除參比造成的影響。
2.儀器的基本組成部分
目前，紫外-可見分光光度計(jì)的型號(hào)較多，但它們的基本結(jié)構(gòu)都相似，都由光源、單色器、樣品吸收池、檢測器和信號(hào)顯示系統(tǒng)五大部件組成。
由光源發(fā)出的光，經(jīng)單色器獲得一定波長單色光照射到樣品溶液，被吸收后，經(jīng)檢測器將光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)變化，并經(jīng)信號(hào)指示系統(tǒng)調(diào)制放大后，顯示或打印出吸光度A（或透射比τ），完成測定。
（1）光源 光源是提供入射光的裝置對光源要求是:在所需的光譜區(qū)域內(nèi)，發(fā)射連續(xù)的具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定的紫外及可見光。并且輻射強(qiáng)度隨波長的變化盡可能小，使用壽命長。可見光區(qū)常用的光源為鎢燈和碘鎢燈，其波長范圍為350~1000nm；紫外光區(qū)常用的光源為氫燈或氘燈，其中氘燈的輻射強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，壽命長，因此近年生產(chǎn)的儀器多使用氘燈，氫燈和氘燈發(fā)射的連續(xù)光譜波長范圍為180~360nm。
（2）單色器
單色器是能從光源輻射的復(fù)合光中分出單色光的光學(xué)裝置。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚集元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起著分光的作用。最常用的色散元件是棱鏡和光柵光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個(gè)波長區(qū)具有良好的幾乎均勻一致的分辨能力，現(xiàn)在儀器多使用它。
入射、出射狹縫、透鏡及準(zhǔn)光鏡等光學(xué)元件中狹縫在決定單色器性能上起重要作用。狹縫大會(huì)影響單色光的純度，但過小的狹縫又減弱入射光強(qiáng)。
（3）吸收池 吸收池是用于盛裝被測量溶液的裝置。一般可見光區(qū)使用玻璃吸收池，紫外光區(qū)使用石英吸收池。紫外-可見分光光度計(jì)常用的吸收池規(guī)格有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等，使用時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要選擇。
（4）檢測器 檢測器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。常用的檢測器有硒光電池、光電管、光電倍增管和光電二極管陣列檢測器。硒光電池結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，但長時(shí)間曝光易“疲勞”，靈敏度也不高；光電管的靈敏度比硒光電池高；光電倍增管不僅靈敏度比普通光電管靈敏，而且響應(yīng)速度快，是目前高、中檔分光光度計(jì)中最常用的一種檢測器；光電二極管陣列檢測器是紫外-可見光度檢測器的一個(gè)重要進(jìn)展，它具有極快的掃描速度，可得到三維光譜圖。
（5）信號(hào)顯示器 信號(hào)顯示器是將檢測器輸出的信號(hào)放大并顯示出來的裝置。常用的裝置有電表指示、圖表指示及數(shù)字顯示等?，F(xiàn)在絕大多數(shù)紫外-可見分光光度計(jì)都裝有微處理機(jī)，一方面將信號(hào)記錄和處理，另一方面可對分光光度計(jì)進(jìn)行操作控制。
三、常用儀器型號(hào)和特點(diǎn)
紫外-可見分光光度計(jì)的型號(hào)很多，部分型號(hào)儀器性能特點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)可查看美析官網(wǎng)產(chǎn)品主頁
