第04章 紫外-可見分光光度計

第四章

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

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

紫外-可見分光光度計的分類

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

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

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

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

一、紫外-可見分光光度計的工作原理

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，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-可見分光光度計的工作原理

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

朗伯-比爾定律適用的條件是：①入射光為單色光。波長范圍越大，單色光純度越低，對朗伯-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，由于溶液分子的相互干擾，該定律不再成立。

二、紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)

光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)

二、紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)

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

二、紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)

幾種常用光源比較光源波長范圍(nm)

特點鎢燈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，穩(wěn)定性好氫燈150~400用于紫外區(qū)氘燈150~400發(fā)光強度比氫燈高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，是用來盛放被測溶液的器件。同時也決定著透光液層厚度、特定波長光的透光度等多種參數(shù)，應(yīng)具有良好的透光性和較強的耐腐蝕性?？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-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)

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

二、紫外-可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)

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

LD數(shù)字顯示

VGA屏幕顯示計算機顯示

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

單波長分光光度計：

單光束單波長分光光度計雙光束單波長分光光度計

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

單光束分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)雙光束分光光度計特點①從光源到檢測器有試樣光路和參考光路兩條通路，可同時對檢測樣品和參考樣品進行測定，直接獲得檢測數(shù)據(jù)；②一般采用兩個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、機緊密結(jié)合，功能范圍較寬；④大大簡化測定程序，可以進行波長自動掃描。雙光束分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖比值光源單色器吸收池檢測器顯示系統(tǒng)光束分裂器雙波長分光光度計特點①從同一光源發(fā)出的光分為兩束，分別經(jīng)兩個單色器分光后得到兩束不同波長（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)過檢測器顯示出兩個波長下的吸光度差值（ΔA=Aλ1-Aλ2）；②雙波長分光光度計不用參比溶液，只用一個待測溶液，能較好的解決由于非特征吸收信號影響而帶來的誤差，大大提高檢測的準(zhǔn)確度。雙波長分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖

第三節(jié)紫外-可見分光光度計的

性能指標(biāo)及準(zhǔn)確性影響因素一、性能指標(biāo)

(一)波長準(zhǔn)確度和波長重復(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)波長準(zhǔn)確度和波長重復(fù)性

波長準(zhǔn)確度也叫波長精度，是指儀器波長指示器上所指示的波長值與儀器實際輸出的波長值之間的符合程度。波長重復(fù)性是指在對同一個吸收帶或發(fā)射線進行多次測量時，峰值波長測量結(jié)果的一致程度。一、紫外-可見分光光度計的性能指標(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量系統(tǒng)對于照射到接收器上的輻射功率與系統(tǒng)的測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-可見分光光度計的性能指標(biāo)(四)分辨率分光光度計的分辨率是指儀器對于緊密相鄰的峰可分辨的最小波長間隔，反映儀器分辨吸收光譜微細(xì)結(jié)構(gòu)的能力，是衡量儀器性能的綜合指標(biāo)。

(五)光譜帶寬是指從單色器射出的單色光最大強度的1/2處的譜帶寬度。一、紫外-可見分光光度計的性能指標(biāo)(六)雜散光除所需波長單色光以外其余所有的光都是雜散光，雜散光是測量過程中的主要誤差來源，會嚴(yán)重影響檢測準(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時基線傾斜或彎曲的程度。一、紫外-可見分光光度計的性能指標(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、檢測器負(fù)高壓波動的影響（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-可見分光光度計準(zhǔn)確性的因素

第四節(jié)紫外-可見分光光度計的

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，保險絲壞，電路故障

接好電源線，檢查保險絲，更換新的保險絲不能調(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光精度不準(zhǔn)

波長移位，吸收池受污染樣品混濁，配制溶液不準(zhǔn)確

進行波長校正，清洗吸收池重新配制溶液

噪聲指標(biāo)異常

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