第04章 紫外-可見分光光度計(jì)

第四章

紫外-可見分光光度計(jì)學(xué)習(xí)要求掌握：紫外-可見分光光度計(jì)工作原理、基本類型及其特點(diǎn)

紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)及各部件的基本功能熟悉：紫外-可見分光光度計(jì)的性能指標(biāo)、常見故障及排除方法了解：紫外-可見分光光度計(jì)準(zhǔn)確性的影響因素和應(yīng)用

內(nèi)容提要紫外-可見分光光度計(jì)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)

紫外-可見分光光度計(jì)的分類

紫外-可見分光光度計(jì)的性能指標(biāo)及準(zhǔn)確性影響因素紫外-可見分光光度計(jì)的常見故障及排除方法紫外-可見分光光度計(jì)的應(yīng)用分光光度計(jì)：指能夠從含有各種波長(zhǎng)的混合光中將每一單色光分離出來并測(cè)量其強(qiáng)度的儀器。根據(jù)其使用光的波長(zhǎng)范圍不同，分光光度計(jì)又可分為紫外分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、紅外分光光度計(jì)和全波段分光光度計(jì)?，F(xiàn)代常用的分光光度計(jì)通常將紫外分光光度計(jì)和可見光分光光度計(jì)合并在一起，稱為紫外-可見分光光度計(jì)

第一節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)

吸收光譜（absorptionspectrum）：不同的物質(zhì)會(huì)吸收不同波長(zhǎng)的光。改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL(zhǎng)，并依次記錄物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度，就得到該物質(zhì)的吸收光譜。

第一節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)

一、紫外-可見分光光度計(jì)的工作原理

每一種物質(zhì)都有其特定的吸收光譜，因此可根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜來分析物質(zhì)的構(gòu)、含量和純度，這就是吸收光譜分析法的理論基礎(chǔ)。

光的吸收定律（朗伯-比爾定律）：當(dāng)用一束單色光照射吸收溶液時(shí)，其吸光度與液層厚度b及溶液濃度c的乘積成正比。

一、紫外-可見分光光度計(jì)的工作原理

朗伯-比爾定律：I0：入射光強(qiáng)度b:液層厚度T:透光度k:吸光系數(shù)C:溶液濃度I:透射光強(qiáng)度A:吸光度一、紫外-可見分光光度計(jì)的工作原理

朗伯-比爾定律適用的條件是：①入射光為單色光。波長(zhǎng)范圍越大，單色光純度越低，對(duì)朗伯-比耳定律的偏離就越大。②溶液濃度不能過大。在一定濃度范圍內(nèi)的溶液中，鄰近分子的存在并不改變每一給定分子的特性，即分子間互不干擾。當(dāng)溶液濃度很大時(shí)，由于溶液分子的相互干擾，該定律不再成立。

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示系統(tǒng)

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

光源（lightsource）：提供入射光的裝置。不同類型的分光光度計(jì)根據(jù)需要配有不同的光源，但對(duì)光源有兩個(gè)基本要求：1.在所需波長(zhǎng)范圍的光譜區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)光譜；2.有足夠的輻射強(qiáng)度并能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

幾種常用光源比較光源波長(zhǎng)范圍(nm)

特點(diǎn)鎢燈330~2500鎢絲易蒸發(fā)，壽命短。主要用于可見光區(qū)鹵鎢燈330~2500加入鹵素使用壽命延長(zhǎng)，穩(wěn)定性好氫燈150~400用于紫外區(qū)氘燈150~400發(fā)光強(qiáng)度比氫燈高3～5倍汞燈254~734用于紫外或熒光分析儀

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

單色器（monochromator）：是將來自光源的復(fù)合光分解為單色光并分離出所需波段光束的裝置，是分光光度計(jì)的關(guān)鍵部件。主要包括：入射狹縫色散元件，包括棱鏡和光柵準(zhǔn)直鏡出射狹縫組成。

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

吸收池（absorptioncell）：又稱為比色皿、比色杯、樣品池或液槽等，是用來盛放被測(cè)溶液的器件。同時(shí)也決定著透光液層厚度、特定波長(zhǎng)光的透光度等多種參數(shù)，應(yīng)具有良好的透光性和較強(qiáng)的耐腐蝕性?？梢姽夥秶鷥?nèi)：用無色光學(xué)玻璃或塑料制作；紫外光范圍內(nèi)：需用能透紫外線的石英玻璃或藍(lán)寶石制作。

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

檢測(cè)器：把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置稱為檢測(cè)器，又稱為光電轉(zhuǎn)換器。常用的檢測(cè)器有：光電管光電倍增管光電二極管陣列

二、紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

信號(hào)顯示系統(tǒng)：是把放大的信號(hào)以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示或記錄下來的裝置。常用的信號(hào)顯示裝置有：指針顯示

LD數(shù)字顯示

VGA屏幕顯示計(jì)算機(jī)顯示

第二節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)的分類按其光學(xué)系統(tǒng)分可分為

單波長(zhǎng)分光光度計(jì)：

單光束單波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙光束單波長(zhǎng)分光光度計(jì)

雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)單光束分光光度計(jì)特點(diǎn)①單光束光路，從光源到試樣至接收器只有一個(gè)光通道，使用中依次對(duì)參考樣品和待測(cè)試樣進(jìn)行測(cè)定；②只有一個(gè)色散元件，工作波長(zhǎng)范圍較窄；③通常采用直接接收放大顯示的簡(jiǎn)單電子系統(tǒng)，用電表或數(shù)字顯示；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、附件少、功能范圍小，不能做特殊試樣測(cè)定。

單光束分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示系統(tǒng)雙光束分光光度計(jì)特點(diǎn)①?gòu)墓庠吹綑z測(cè)器有試樣光路和參考光路兩條通路，可同時(shí)對(duì)檢測(cè)樣品和參考樣品進(jìn)行測(cè)定，直接獲得檢測(cè)數(shù)據(jù)；②一般采用兩個(gè)光柵或棱鏡加光柵的雙單色器，能有效地提高分辨率和降低雜散光；③可裝備各種附件，光、電、機(jī)緊密結(jié)合，功能范圍較寬；④大大簡(jiǎn)化測(cè)定程序，可以進(jìn)行波長(zhǎng)自動(dòng)掃描。雙光束分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖比值光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示系統(tǒng)光束分裂器雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)特點(diǎn)①?gòu)耐还庠窗l(fā)出的光分為兩束，分別經(jīng)兩個(gè)單色器分光后得到兩束不同波長(zhǎng)（λ1，λ2）的單色光，經(jīng)切光器使兩束光以一定頻率交替照射同一樣品，然后經(jīng)過檢測(cè)器顯示出兩個(gè)波長(zhǎng)下的吸光度差值（ΔA=Aλ1-Aλ2）；②雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)不用參比溶液，只用一個(gè)待測(cè)溶液，能較好的解決由于非特征吸收信號(hào)影響而帶來的誤差，大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

第三節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)的

性能指標(biāo)及準(zhǔn)確性影響因素一、性能指標(biāo)

(一)波長(zhǎng)準(zhǔn)確度和波長(zhǎng)重復(fù)性

(二)光度準(zhǔn)確度

(三)光度線性范圍

(四)分辨率

(五)光譜帶寬

(六)雜散光

(七)基線穩(wěn)定度

(八)基線平直度(一)波長(zhǎng)準(zhǔn)確度和波長(zhǎng)重復(fù)性

波長(zhǎng)準(zhǔn)確度也叫波長(zhǎng)精度，是指儀器波長(zhǎng)指示器上所指示的波長(zhǎng)值與儀器實(shí)際輸出的波長(zhǎng)值之間的符合程度。波長(zhǎng)重復(fù)性是指在對(duì)同一個(gè)吸收帶或發(fā)射線進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，峰值波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果的一致程度。一、紫外-可見分光光度計(jì)的性能指標(biāo)(二)光度準(zhǔn)確度是指儀器在吸收峰上讀出的透射率或吸光度與已知真實(shí)透射率或吸光度之間的偏差。該偏差越小，光度準(zhǔn)確度越高。

(三)光度線性范圍是指儀器光度測(cè)量系統(tǒng)對(duì)于照射到接收器上的輻射功率與系統(tǒng)的測(cè)定值之間符合線性關(guān)系的功率范圍，即儀器的最佳工作范圍。一、紫外-可見分光光度計(jì)的性能指標(biāo)(四)分辨率分光光度計(jì)的分辨率是指儀器對(duì)于緊密相鄰的峰可分辨的最小波長(zhǎng)間隔，反映儀器分辨吸收光譜微細(xì)結(jié)構(gòu)的能力，是衡量?jī)x器性能的綜合指標(biāo)。

(五)光譜帶寬是指從單色器射出的單色光最大強(qiáng)度的1/2處的譜帶寬度。一、紫外-可見分光光度計(jì)的性能指標(biāo)(六)雜散光除所需波長(zhǎng)單色光以外其余所有的光都是雜散光，雜散光是測(cè)量過程中的主要誤差來源，會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)準(zhǔn)確度。(七)基線穩(wěn)定度基線穩(wěn)定度是指在不放置樣品的情況下，掃描100%T或0%T時(shí)讀數(shù)偏離的程度。(八)基線平直度是指在不放置樣品的情況下，掃描100%T或0%T時(shí)基線傾斜或彎曲的程度。一、紫外-可見分光光度計(jì)的性能指標(biāo)二、影響因素

（一）單色光不純的影響（二）雜散光的影響（三）吸收池的影響（四）電壓、檢測(cè)器負(fù)高壓波動(dòng)的影響（五）儀器狹縫寬度的影響（六）背景吸收的影響（七）其它因素的影響二、影響紫外-可見分光光度計(jì)準(zhǔn)確性的因素

第四節(jié)紫外-可見分光光度計(jì)的

常見故障及排除方法故障現(xiàn)象故障原因排除方法接通電源后，指示燈不亮，儀器不工作

電源線接觸不良，保險(xiǎn)絲壞，電路故障

接好電源線，檢查保險(xiǎn)絲，更換新的保險(xiǎn)絲不能調(diào)零（即0％T）

光門不能完全關(guān)閉微電流放大器損壞檢修光門蓋，更換放大器

不能置100％T

光能量不夠，光源損壞比色器架沒安裝到位，光門未完全打開

變換靈敏度開關(guān)，調(diào)整光源更換新的光源檢查比色器架子，擺正位置檢修光門測(cè)光精度不準(zhǔn)

波長(zhǎng)移位，吸收池受污染樣品混濁，配制溶液不準(zhǔn)確

進(jìn)行波長(zhǎng)校正，清洗吸收池重新配制溶液

噪聲指標(biāo)異常

預(yù)熱時(shí)間不夠，光源老化環(huán)境振動(dòng)過大，空氣流速過大，樣品室