紫外-可见分光光度计的使用
发布日期：2019-11-28 点击次数：
紫外-可见分光光度法（ultraviolet-visible spectrophotometry）通常是指利用物质对200~800nm光谱区域内的光具有选择性吸收的现象，对物质进行定性和定量分析的方法。按测量光的单色程度（即含波长范围的宽窄程度）分为分光光度法（spectrophotometry）和比色法（colorimetry）。利用比较溶液颜色深浅的方法来确定溶液中有色物质的含量方法称比色法。应用分光光度计，根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同而对物质进行定性分析和定量分析的方法称分光光度法（又称吸光光度法）。分光光度法中，按所用光的波谱区域不同，又可分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外-可见分光光度法。在紫外及可见光区用于测定溶液吸光度的分析仪器称为紫外-可见分光光度计（简称分光光度计）。
用于测量和记录待测物质分子对紫外光可见光的吸光度及紫外-可见吸收光谱，并进行定性定量以及结构分析的仪器，称为紫外-可见吸收光谱仪（ultravioletvisible absorption spectrometer）或紫外-可见分光光度计（ultravioletisible spectrophotometer）紫外-可见分光光度计虽然是一类有着较长历史的分析仪器，但随着科学技术的发展，分光光度计也在不断吸收新的技术成果，焕发出其新的活力。扫描光栅型分光光度计结合计算机控制等新的技术
成果，使得它成为企业分析检验工作中常用的测量分析设备。阵列式探测器的产生直接促成了固定光栅型分光光度计［又称为CCD（PDA）光谱仪或多通道光度计］的设计，使得此类仪器稳定性、适应性更强，测量速度更快。光纤技术使得紫外可见分光光度计的使用变得更方便，同时也使分光光度计的配置变得更灵活光纤技术同时也是实现在线测量的重要手段。目前，仪器正朝着小型化、在线化，测量的现场化、实时化方向发展。随着集成电路技术和光纤技术的发展，联合采用小型凹面全息光栅和阵列探测器以及USB接口等新技术，已经出现了一些携带方便、用途广泛的小型化甚至是掌上型的紫外-可见分光光度计。在仪器控制方面，仪器配套软件的开发，提高了仪器自动化和智能化，提升了仪器的使用性能和价值。除了仪器控制软件和通用数据分析处理软件外，很多仪器生产企业针对不同行业应用，开发了专用分析软件，给仪器使用者带来了极大的便利。
一、仪器工作原理
物质的紫外-可见光谱直接地反映了物质分子的电子跃迁，与物质的结构直接相关，不同的物质其紫外-可见吸收光谱不同，而吸收强弱又与吸光物质的量有关。因此，可以由物质光谱的特异性对物质进行定性分析，并根据吸收强度对物质作定量测试。在一定的条件下，吸光物质对单色光的吸收符合朗伯-比尔定律，即
A=εbc
二、仪器的类型和基本组成部分
1. 仪器的分类
紫外-可见分光光度计按使用波长范围可分为可见分光光度计和紫外-可见分光光度计两类（统称为分光光度计）。前者的使用波长范围是400~780nm；后者的使用波长范围为200~1000nm可见，分光光度计只能用于测量有色溶液的吸光度，而紫外可见分光光度计可测量在紫外、可见及近红外光区有吸收的物质的吸光度。紫外-可见分光光度计按光路可分为单光束和双光束两类。单光束分光光度计是:光源发出的光经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度测定。这种简易型仪器结构简单，操作方便，适用于常规分析。双光束分光光度计有二类，一是光源发出的光由单色器分光后，经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，另一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度，并作为波长的函数记录下来此类仪器一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两光束同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。二是光源发出的光由单色器分光后被分成两束，一束直接到达检测器，另一束通过样品后到达另一检测器。这种仪器称为比例双光束分光光度计，它的优点是可以监测光源变化带来的误差，但并不能消除参比造成的影响。
2.仪器的基本组成部分
目前，紫外-可见分光光度计的型号较多，但它们的基本结构都相似，都由光源、单色器、样品吸收池、检测器和信号显示系统五大部件组成。
由光源发出的光，经单色器获得一定波长单色光照射到样品溶液，被吸收后，经检测器将光强度变化转变为电信号变化，并经信号指示系统调制放大后，显示或打印出吸光度A（或透射比τ），完成测定。
（1）光源 光源是提供入射光的装置对光源要求是:在所需的光谱区域内，发射连续的具有足够强度和稳定的紫外及可见光。并且辐射强度随波长的变化尽可能小，使用寿命长。可见光区常用的光源为钨灯和碘钨灯，其波长范围为350~1000nm；紫外光区常用的光源为氢灯或氘灯，其中氘灯的辐射强度大，稳定性好，寿命长，因此近年生产的仪器多使用氘灯，氢灯和氘灯发射的连续光谱波长范围为180~360nm。
（2）单色器
单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置。单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚集元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起着分光的作用。最常用的色散元件是棱镜和光栅光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的几乎均匀一致的分辨能力，现在仪器多使用它。
入射、出射狭缝、透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝大会影响单色光的纯度，但过小的狭缝又减弱入射光强。
（3）吸收池 吸收池是用于盛装被测量溶液的装置。一般可见光区使用玻璃吸收池，紫外光区使用石英吸收池。紫外-可见分光光度计常用的吸收池规格有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等，使用时，根据实际需要选择。
（4）检测器 检测器是将光信号转变为电信号的装置。常用的检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管和光电二极管阵列检测器。硒光电池结构简单，价格便宜，但长时间曝光易“疲劳”，灵敏度也不高；光电管的灵敏度比硒光电池高；光电倍增管不仅灵敏度比普通光电管灵敏，而且响应速度快，是目前高、中档分光光度计中最常用的一种检测器；光电二极管阵列检测器是紫外-可见光度检测器的一个重要进展，它具有极快的扫描速度，可得到三维光谱图。
（5）信号显示器 信号显示器是将检测器输出的信号放大并显示出来的装置。常用的装置有电表指示、图表指示及数字显示等。现在绝大多数紫外-可见分光光度计都装有微处理机，一方面将信号记录和处理，另一方面可对分光光度计进行操作控制。
三、常用仪器型号和特点
紫外-可见分光光度计的型号很多，部分型号仪器性能特点和主要技术参数可查看美析官网产品主页
用于测量和记录待测物质分子对紫外光可见光的吸光度及紫外-可见吸收光谱，并进行定性定量以及结构分析的仪器，称为紫外-可见吸收光谱仪（ultravioletvisible absorption spectrometer）或紫外-可见分光光度计（ultravioletisible spectrophotometer）紫外-可见分光光度计虽然是一类有着较长历史的分析仪器，但随着科学技术的发展，分光光度计也在不断吸收新的技术成果，焕发出其新的活力。扫描光栅型分光光度计结合计算机控制等新的技术
成果，使得它成为企业分析检验工作中常用的测量分析设备。阵列式探测器的产生直接促成了固定光栅型分光光度计［又称为CCD（PDA）光谱仪或多通道光度计］的设计，使得此类仪器稳定性、适应性更强，测量速度更快。光纤技术使得紫外可见分光光度计的使用变得更方便，同时也使分光光度计的配置变得更灵活光纤技术同时也是实现在线测量的重要手段。目前，仪器正朝着小型化、在线化，测量的现场化、实时化方向发展。随着集成电路技术和光纤技术的发展，联合采用小型凹面全息光栅和阵列探测器以及USB接口等新技术，已经出现了一些携带方便、用途广泛的小型化甚至是掌上型的紫外-可见分光光度计。在仪器控制方面，仪器配套软件的开发，提高了仪器自动化和智能化，提升了仪器的使用性能和价值。除了仪器控制软件和通用数据分析处理软件外，很多仪器生产企业针对不同行业应用，开发了专用分析软件，给仪器使用者带来了极大的便利。
一、仪器工作原理
物质的紫外-可见光谱直接地反映了物质分子的电子跃迁，与物质的结构直接相关，不同的物质其紫外-可见吸收光谱不同，而吸收强弱又与吸光物质的量有关。因此，可以由物质光谱的特异性对物质进行定性分析，并根据吸收强度对物质作定量测试。在一定的条件下，吸光物质对单色光的吸收符合朗伯-比尔定律，即
A=εbc
二、仪器的类型和基本组成部分
1. 仪器的分类
紫外-可见分光光度计按使用波长范围可分为可见分光光度计和紫外-可见分光光度计两类（统称为分光光度计）。前者的使用波长范围是400~780nm；后者的使用波长范围为200~1000nm可见，分光光度计只能用于测量有色溶液的吸光度，而紫外可见分光光度计可测量在紫外、可见及近红外光区有吸收的物质的吸光度。紫外-可见分光光度计按光路可分为单光束和双光束两类。单光束分光光度计是:光源发出的光经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度测定。这种简易型仪器结构简单，操作方便，适用于常规分析。双光束分光光度计有二类，一是光源发出的光由单色器分光后，经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，另一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度，并作为波长的函数记录下来此类仪器一般都能自动记录吸收光谱曲线。由于两光束同时分别通过参比池和样品池，还能自动消除光源强度变化所引起的误差。二是光源发出的光由单色器分光后被分成两束，一束直接到达检测器，另一束通过样品后到达另一检测器。这种仪器称为比例双光束分光光度计，它的优点是可以监测光源变化带来的误差，但并不能消除参比造成的影响。
2.仪器的基本组成部分
目前，紫外-可见分光光度计的型号较多，但它们的基本结构都相似，都由光源、单色器、样品吸收池、检测器和信号显示系统五大部件组成。
由光源发出的光，经单色器获得一定波长单色光照射到样品溶液，被吸收后，经检测器将光强度变化转变为电信号变化，并经信号指示系统调制放大后，显示或打印出吸光度A（或透射比τ），完成测定。
（1）光源 光源是提供入射光的装置对光源要求是:在所需的光谱区域内，发射连续的具有足够强度和稳定的紫外及可见光。并且辐射强度随波长的变化尽可能小，使用寿命长。可见光区常用的光源为钨灯和碘钨灯，其波长范围为350~1000nm；紫外光区常用的光源为氢灯或氘灯，其中氘灯的辐射强度大，稳定性好，寿命长，因此近年生产的仪器多使用氘灯，氢灯和氘灯发射的连续光谱波长范围为180~360nm。
（2）单色器
单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置。单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚集元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起着分光的作用。最常用的色散元件是棱镜和光栅光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的几乎均匀一致的分辨能力，现在仪器多使用它。
入射、出射狭缝、透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝大会影响单色光的纯度，但过小的狭缝又减弱入射光强。
（3）吸收池 吸收池是用于盛装被测量溶液的装置。一般可见光区使用玻璃吸收池，紫外光区使用石英吸收池。紫外-可见分光光度计常用的吸收池规格有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等，使用时，根据实际需要选择。
（4）检测器 检测器是将光信号转变为电信号的装置。常用的检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管和光电二极管阵列检测器。硒光电池结构简单，价格便宜，但长时间曝光易“疲劳”，灵敏度也不高；光电管的灵敏度比硒光电池高；光电倍增管不仅灵敏度比普通光电管灵敏，而且响应速度快，是目前高、中档分光光度计中最常用的一种检测器；光电二极管阵列检测器是紫外-可见光度检测器的一个重要进展，它具有极快的扫描速度，可得到三维光谱图。
（5）信号显示器 信号显示器是将检测器输出的信号放大并显示出来的装置。常用的装置有电表指示、图表指示及数字显示等。现在绝大多数紫外-可见分光光度计都装有微处理机，一方面将信号记录和处理，另一方面可对分光光度计进行操作控制。
三、常用仪器型号和特点
紫外-可见分光光度计的型号很多，部分型号仪器性能特点和主要技术参数可查看美析官网产品主页
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