第04章紫外-可见分光光度计

1、第四章第四章 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计学习要求学习要求掌握：掌握：紫外紫外-可见分光光度计工作原理、基本可见分光光度计工作原理、基本 类型及其特点类型及其特点 紫外紫外-可见分光光度计的基本结构及各可见分光光度计的基本结构及各 部件的基本功能部件的基本功能 熟悉：熟悉：紫外紫外-可见分光光度计的性能指标可见分光光度计的性能指标 、常常 见故障及排除方法见故障及排除方法 了解：紫外了解：紫外-可见分光光度计准确性的影响因可见分光光度计准确性的影响因 素和应用素和应用 内内 容容 提提 要要紫外紫外- -可见分光光度计的工作原理和基本结构可见分光光度计的工作原理和基本结构 紫外紫

2、外- -可见分光光度计的分类可见分光光度计的分类 紫外紫外- -可见分光光度计的性能指标可见分光光度计的性能指标及准确性影响因素及准确性影响因素紫外紫外- -可见分光光度计的常见故障及排除方法可见分光光度计的常见故障及排除方法紫外紫外- -可见分光光度计的应用可见分光光度计的应用 分光光度计分光光度计：指能够从含有各种波长的指能够从含有各种波长的混合光中将每一单色光分离出来并测量混合光中将每一单色光分离出来并测量其强度的仪器。根据其使用光的波长范其强度的仪器。根据其使用光的波长范围不同，分光光度计又可分为紫外分光围不同，分光光度计又可分为紫外分光光度计、可见光分光光度计、红外分光光度计、可见光

3、分光光度计、红外分光光度计和全波段分光光度计。光度计和全波段分光光度计。 现代常用的分光光度计通常将紫外现代常用的分光光度计通常将紫外分光光度计和可见光分光光度计合并在分光光度计和可见光分光光度计合并在一起，称为紫外一起，称为紫外-可见分光光度计可见分光光度计 第一节第一节 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计 的工作原理和基本结构的工作原理和基本结构：不不同的物质会吸收不同波长的光。改变入射同的物质会吸收不同波长的光。改变入射光的波长，并依次记录物质对不同波长光光的波长，并依次记录物质对不同波长光的吸收程度，就得到该物质的吸收光谱的吸收程度，就得到该物质的吸收光谱 。 第一节第一节 紫

4、外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计 的工作原理和基本结构的工作原理和基本结构一、紫外一、紫外-可见分光光度计的工作原理可见分光光度计的工作原理 每一种物质都有其特定的吸收光谱，因每一种物质都有其特定的吸收光谱，因此可根据物质的吸收光谱来分析物质的构、此可根据物质的吸收光谱来分析物质的构、含量和纯度，这就是吸收光谱分析法的理论含量和纯度，这就是吸收光谱分析法的理论基础。基础。 光的吸收定律（朗伯光的吸收定律（朗伯-比尔定律比尔定律 ）：当：当用一束单色光照射吸收溶液时，其吸光度用一束单色光照射吸收溶液时，其吸光度与液层厚度与液层厚度b及溶液浓度及溶液浓度c的乘积成正比。的乘积成正比。 一、

5、紫外一、紫外-可见分光光度计的工作原理可见分光光度计的工作原理 kbcIIT100J朗伯-比尔定律：I I0 0：入射光强度入射光强度b:b:液层厚度液层厚度T:T:透光度透光度k:k:吸光系数吸光系数kbcTIIIITA1lglglglg00C:C:溶液浓度溶液浓度I:I:透射光强度透射光强度A:A:吸光度吸光度一、紫外一、紫外-可见分光光度计的工作原理可见分光光度计的工作原理 朗伯-比尔定律适用的条件是： 入射光为单色光。波长范围越大，单色光纯度越低，对朗伯-比耳定律的偏离就越大。溶液浓度不能过大。在一定浓度范围内的溶液中，邻近分子的存在并不改变每一给定分子的特性，即分子间互不干扰。当溶液

6、浓度很大时，由于溶液分子的相互干扰，该定律不再成立。 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 光源（光源（light sourcelight source）：）：提供入射光的装置。 不同类型的分光光度计根据需要配有不同的光源，但对光源有两个基本要求：1.在所需波长范围的光谱区域内发射连续光谱；2.有足够的辐射强度并能长时间稳定。 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 几种常用光源比较几种常用光源比较光源波长范围(nm) 特 点钨灯3302500钨丝易蒸发，寿命短。主要用

7、于可见光区卤钨灯3302500加入卤素使用寿命延长，稳定性好氢灯150400用于紫外区氘灯150400发光强度比氢灯高35倍汞灯254734用于紫外或荧光分析仪 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 单色器（单色器（monochromatormonochromator）：是将来自光源的是将来自光源的复合光分解为单色光并分离出所需波段光束的复合光分解为单色光并分离出所需波段光束的装置，是分光光度计的关键部件。装置，是分光光度计的关键部件。主要包括：主要包括： 入射狭缝入射狭缝 色散元件，包括棱镜和光栅色散元件，包括棱镜和光栅 准直镜准直镜 出射狭缝组成。出射狭缝组成

8、。 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 吸收池（吸收池（absorption cellabsorption cell）：又称为比色皿、又称为比色皿、比色杯、样品池或液槽等，是用来盛放被测比色杯、样品池或液槽等，是用来盛放被测溶液的器件。同时也决定着透光液层厚度、溶液的器件。同时也决定着透光液层厚度、特定波长光的透光度等多种参数，应具有良特定波长光的透光度等多种参数，应具有良好的透光性和较强的耐腐蚀性。可见光范围好的透光性和较强的耐腐蚀性。可见光范围内：用无色光学玻璃或塑料制作；紫外光范内：用无色光学玻璃或塑料制作；紫外光范围内：需用能透紫外线的石英玻璃或蓝宝石围

9、内：需用能透紫外线的石英玻璃或蓝宝石制作。制作。 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 检测器：检测器：把光信号转换为电信号的装置称为检把光信号转换为电信号的装置称为检测器，又称为光电转换器。测器，又称为光电转换器。 常用的检测器有：常用的检测器有： 光电管光电管 光电倍增管光电倍增管 光电二极管阵列光电二极管阵列 二、紫外二、紫外-可见分光光度计的基本结构可见分光光度计的基本结构 信号显示系统：信号显示系统：是把放大的信号以适当的方式是把放大的信号以适当的方式显示或记录下来的装置。显示或记录下来的装置。常用的信号显示装置有：常用的信号显示装置有： 指针显示指针显

10、示 LD数字显示数字显示 VGA屏幕显示屏幕显示 计算机显示计算机显示 第二节第二节 紫外紫外-可见分光光度计的分类可见分光光度计的分类按其光学系统分可分为按其光学系统分可分为 单波长分光光度计：单波长分光光度计： 单光束单波长分光光度计单光束单波长分光光度计 双光束单波长分光光度计双光束单波长分光光度计 双波长分光光度计双波长分光光度计单光束分光光度计特点单光束分光光度计特点单光束光路，从光源到试样至接收器只有一单光束光路，从光源到试样至接收器只有一个光通道，使用中依次对参考样品和待测试样个光通道，使用中依次对参考样品和待测试样进行测定；进行测定；只有一个色散元件，工作波长范围较窄；只有一个

11、色散元件，工作波长范围较窄；通常采用直接接收放大显示的简单电子系统，通常采用直接接收放大显示的简单电子系统，用电表或数字显示；用电表或数字显示；结构简单、附件少、功能范围小，不能做特结构简单、附件少、功能范围小，不能做特殊试样测定。殊试样测定。 单光束分光光度计结构示意图单光束分光光度计结构示意图双光束分光光度计特点双光束分光光度计特点从光源到检测器有试样光路和参考光路两条从光源到检测器有试样光路和参考光路两条通路，可同时对检测样品和参考样品进行测定，通路，可同时对检测样品和参考样品进行测定，直接获得检测数据直接获得检测数据 ；一般采用两个光栅或棱镜加光栅的双单色器，一般采用两个光栅或棱镜加光

12、栅的双单色器，能有效地提高分辨率和降低杂散光能有效地提高分辨率和降低杂散光 ；可装备各种附件，光、电、机紧密结合，功可装备各种附件，光、电、机紧密结合，功能范围较宽能范围较宽 ；大大简化测定程序，可以进行波长自动扫描。大大简化测定程序，可以进行波长自动扫描。 双光束分光光度计结构示意图双光束分光光度计结构示意图比值比值双波长分光光度计特点双波长分光光度计特点从同一光源发出的光分为两束，分别经两个从同一光源发出的光分为两束，分别经两个单色器分光后得到两束不同波长（单色器分光后得到两束不同波长（1 1，2 2）的单色光，经切光器使两束光以一定频率交替的单色光，经切光器使两束光以一定频率交替照射同一

13、样品，然后经过检测器显示出两个波照射同一样品，然后经过检测器显示出两个波长下的吸光度差值（长下的吸光度差值（A=AA=A1 1-A-A2 2）；）；双波长分光光度计不用参比溶液，只用一个双波长分光光度计不用参比溶液，只用一个待测溶液，能较好的解决由于非特征吸收信号待测溶液，能较好的解决由于非特征吸收信号影响而带来的误差，大大提高检测的准确度。影响而带来的误差，大大提高检测的准确度。双波长分光光度计结构示意图双波长分光光度计结构示意图 第三节第三节 紫外紫外- -可见分光光度计的可见分光光度计的 性能指标及准确性影响因素性能指标及准确性影响因素一、性能指标一、性能指标 ( (一一) )波长准确度

14、和波长重复性波长准确度和波长重复性 ( (二二) )光度准确度光度准确度 ( (三三) )光度线性范围光度线性范围 ( (四四) )分辨率分辨率 ( (五五) )光谱带宽光谱带宽 ( (六六) )杂散光杂散光 ( (七七) )基线稳定度基线稳定度 ( (八八) )基线平直度基线平直度( (一一) )波长准确度和波长重复性波长准确度和波长重复性 波长准确度也叫波长精度，是指仪器波长准确度也叫波长精度，是指仪器波长指示器上所指示的波长值与仪器实际输波长指示器上所指示的波长值与仪器实际输出的波长值之间的符合程度。出的波长值之间的符合程度。 波长重复性是指在对同一个吸收带或波长重复性是指在对同一个吸收

15、带或发射线进行多次测量时，峰值波长测量结果发射线进行多次测量时，峰值波长测量结果的一致程度。的一致程度。 一、 紫外紫外-可见分光光度计的性能指标可见分光光度计的性能指标( (二二) )光度准确度光度准确度 是指仪器在吸收峰上读出的透射率或吸是指仪器在吸收峰上读出的透射率或吸光度与已知真实透射率或吸光度之间的偏差。光度与已知真实透射率或吸光度之间的偏差。该偏差越小，光度准确度越高。该偏差越小，光度准确度越高。 ( (三三) )光度线性范围光度线性范围 是指仪器光度测量系统对于照射到接收是指仪器光度测量系统对于照射到接收器上的辐射功率与系统的测定值之间符合线器上的辐射功率与系统的测定值之间符合线

16、性关系的功率范围，即仪器的最佳工作范围。性关系的功率范围，即仪器的最佳工作范围。 一、 紫外紫外-可见分光光度计的性能指标可见分光光度计的性能指标( (四四) )分辨率分辨率 分光光度计的分辨率是指仪器对于紧密分光光度计的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可分辨的最小波长间隔，反映仪器相邻的峰可分辨的最小波长间隔，反映仪器分辨吸收光谱微细结构的能力，是衡量仪器分辨吸收光谱微细结构的能力，是衡量仪器性能的综合指标。性能的综合指标。 ( (五五) )光谱带宽光谱带宽 是指从单色器射出的单色光最大强度的是指从单色器射出的单色光最大强度的1/2处的谱带宽度。处的谱带宽度。 一、 紫外紫外-可见分光光度计的

17、性能指标可见分光光度计的性能指标( (六六) )杂散光杂散光 除所需波长单色光以外其余所有的光都除所需波长单色光以外其余所有的光都是杂散光，杂散光是测量过程中的主要误差是杂散光，杂散光是测量过程中的主要误差来源，会严重影响检测准确度。来源，会严重影响检测准确度。( (七七) )基线稳定度基线稳定度 基线稳定度是指在不放置样品的情况基线稳定度是指在不放置样品的情况下，扫描下，扫描100%100%T T或或0%0%T T时读数偏离的程度。时读数偏离的程度。( (八八) )基线平直度基线平直度 是指在不放置样品的情况下，扫描是指在不放置样品的情况下，扫描100%100%T T或或0%0%T T时基线

18、倾斜或弯曲的程度。时基线倾斜或弯曲的程度。 一、 紫外紫外-可见分光光度计的性能指标可见分光光度计的性能指标二二、影响因素影响因素 （一）单色光不纯的影响（一）单色光不纯的影响 （二）杂散光的影响（二）杂散光的影响 （三）吸收池的影响（三）吸收池的影响 （四）电压、检测器负高压波动的影响（四）电压、检测器负高压波动的影响 （五）仪器狭缝宽度的影响（五）仪器狭缝宽度的影响 （六）背景吸收的影响（六）背景吸收的影响 （七）其它因素的影响（七）其它因素的影响二、 影响紫外影响紫外-可见分光光度计准确性的因素可见分光光度计准确性的因素 第四节第四节 紫外紫外- -可见分光光度计的可见分光光度计的 常见故障及排除方法常见故障及排除方法故障现象故障原因排除方法接通电源后，指示灯不亮，仪器不工作 电源线接触不良，保险丝坏，电路故障 接好电源线，检查保险丝，更换新的保险丝不能调零（即0T） 光门不能完全关闭微电流放大器损坏 检修光门盖，更换放大器 不能置100T 光能量不够，光源损坏比色器架没安装到位，光门未完全打开 变换灵敏度开关，调整光源更换新的光源检查比色器架子，摆正位置检修光门 测光精度不准 波长移位，吸收池受污染样品混浊，配制溶液不准确 进行波长校正，清洗吸