分光光度计原理

分光光度计介绍分光光度计一、概述分光光度计是利用物质对光的选择吸取现象，进展物质的定性和定量分析的光电式器，术的不断进展，以及人们对物质生疏的不断深化，，迫切要求进展的先进的分析技术和仪器，分光光度计就是在这种历史条件下问世和进展的。析试验室必备的常规仪器之一。二、分光光度计的根本组成分光光度计主要构成局部有光源局部、光度计局部、单色器和承受记录局部。分光光度计的主要1表示：光源图1 分光光度计框图下面分别表达这几个局部的光学系统的特性。光源系统分光光度计的光源系统由光源和照明系统组成。光源分光光度计中对光源有肯定要求，抱负的辐射光源应具备以下一些特性：(1)在所使用的被长范围内供给连续辐射，即光源应放射连(2)辐射能量随波长的变化尽可能小，且有足够的强度。(3)使用寿命较长。(4)要有良好的稳定性，特别是对单光束仪器。190360nm波长范围紫外波段，常用的光源是氢弧灯和氘弧灯，氘灯的紫外光放射强度比氢灯强。3602500nm2为氢灯、钨灯的光谱能量分布图。在2—50μm波长的中远红外波段内，常用的光源是能斯脱和硅碳棒，其光谱能量分布如图3所示。另外，对于要求较低的仪器，灼热的金属丝(如镍铬丝)可以作为红外光源；而在远红外区高压汞灯也是一种常用的光源。23红外辐射光源A－氢灯，B一钨灯，C一不同温度T的黑体辐射 A－能斯脱，B－硅碳棒照明系统用是把光源发出的光线集中在单色器的入缝上，使整个狭缝照明均匀并布满单色器的孔径。4为一种单光束照明系统光路图。在双光束照明系统的分光光度计中，光源系统并不直接照明单色仪的狭缝，如图5所示。光度系统处于单色器和光源之间，而在光度系统中，有一个梳形减光楔，光源必需首先成像在减光楔上。减光楔通过光度系统要求清楚地成像在单色器的入缝上。4单光束照明系统图5双光束照明系统单色器系统用是将光源发出的白光色散成各种波长的单色光，从出射狭缝中导出，照于样品上。分光光度计——光的单色器，双联单色器，也可承受滤色片分光的单色器等。虑光片性可以用最大透光波长(或称中心波长)和谱带半宽度(有效带宽)来表征。最大透光波长是指在此片一般用来消退单色器的杂散光。滤光片可分为五种：中性滤光片，截止滤光片，通带滤光片，干预滤光片以及校正滤光片(标准滤光片)。单色器绕、准直元件、色散元件(常用核能或光栅)、和出射狭绕组成。棱镜可以作为从紫外到中红外区的适宜的色散元件。在紫外范围，常用的材料是硅、矾土和人造2004000nm，但昂贵，所以常用熔融石英作棱镜材料。在可见范围，硅的色散次于光学玻璃，所以可见分光光度计常用廉价的光学玻璃作棱镜材科。玻璃和石英棱镜担色器的色散特性模式图见图6。为了便于比较，将显示线性色散的光栅单色器的色散特性也列在一起．6三种材料单色器的色散特性——本生(Bunsen)单色器和利特罗(Littrow)单色器。光栅是一种格外重要、应用范围很广的色散元件，可以用于紫外、可见、近红外范围的色散。光故常配虑光片以去除杂散光。棱镜的主要缺点是色散波长的非线性分布。光栅单色器有几种排列方式，通常用的一种是埃伯特〔Ebert)式〔7〕，1889年发明的。它用一个球面镜准直和聚焦，并对称地放置两个狭缝，波长选择是通过旋转光栅实现的。后来采尼(Czerny)和特纳(Turner)对其进展了改进，用两个小的球面镜来代替大而昂贵的埃伯特球面镜〔8〕，使得构造紧凑，后为现代仪器所常承受。图7埃伯特衍射光栅单色器 图8采尼和特纳衍射光栅单色器入射和出射狭缝一是用狭缝的两刀口之间的实际宽度表示，单位是毫米〔mm〕；另一是用从单色器出来的有效带宽表示，单位是纳米〔nm〕，通常用后者表示。光度系统紫外可见和近红外分光光度计的光度系统分为单光束和双光束两种。单光束的光度系统单光束的光度系统简洁，如图9所示。此系统在承受比较法测量样品的光谱透过率或反射率时，通常有两种方式：9单光束的光度系统方式1：在整个工作波段测定完标准后，再测样品，得出的结果进展比较。此方式的缺点：波长收系统的不稳定等因素造成的。方式2：在待测的每一波特长标准和样品依次快速地替换，分别进展测量，进展比较。此方式的优点是严格保持标准和样品完全一样的照明及测试条件，但却使样品和标准不断地处于运动状态，因此承受较小。现代的自动分光光度计多承受双光束法来实现比较测量。双光束的光度系统射角、透射次数和相应透射面的曲率以及射入接收器的角度和照耀面积等，尽量要求做到对称，并且光路应尽量缩短，光学零件也应尽量削减。图10所示是在紫外——可见和近红外分光光度计中常用的双光束光度系统。10紫外—可见和近红外分光光度计中常用的双光束光度系统红外分光光度计中光学系统的根本要求与紫外一可见分光光度计一样。但在光学平衡法测定中，应用减光器Wl100％透过率，在样品光W211为红外分光光度计的光度系统图。11对称式红外分光光度计光度系统承受放大系统成电信号。按其探测机理不同，可将分光光度计中常用的辐射接收器分为光电接收器及热电接收器二种。光电接收器常用的光电接收元件有光电倍增管、光敏电阻和光电池。元件，后者作为电子放大元件，其积分灵敏度远远超过充气光电管，而且它又与真空光电管一样有很好的线性关系，是紫外和可见区的极灵敏的探测元件，目前应用很广。0.7—3.5μm的波段内是承受硫化铅光敏电阻。光电池是利用半导体材料受外界辅照时形成电势差的大小与入射通量的强弱成肯定比例来进展100热电接收器有真空热电偶、高莱探测器和热释电探测器等。表1列出了几种热电接收器的主要性能及工作参数。1几种红外热电接收器的主要性能红外热电接收器类型灵敏度/(V/W)时间常数/s承受面积/mm2真空热电偶23×10－22×0.237002×10－21×1高莱池2×1051．5×10-273×1034×10-25学比例记录法两大类。光学零位平衡法测量图12所示为一种红外分光光度计光学零位平衡法测量原理图。12光学零位平衡法测量原理图SM1M2分成对称的两束光束．经M3和M4C1C2C1C2B0上的光能量不服放大后，变成伺服电动机的驱动信号，由它带动参考光束中的光楔W移动。光楔上具有假设零时，两光束平衡，热电偶B0的输出也等于零，伺服电动机不再转动，光楔停顿移动。放在试样光束中的另一个光楔W‘是用于调整双光束对称性的，不参与试样光谱的测定过程。通过技术机将光楔W高，对变化极快的光电信号有滞后和畸变；对高吸取试样，测定精度低、数据牢靠性差。电学比例记录法测量别地直接测出试样光束和参考光束的强度，然后经过电子学系统处理，求得两者的比率，记录待测试样相对于参考试样的吸取率变化曲线。(斩光器)分别置于试样和参考光束中，使两束光形成的光电信号受到不同频率的调制，然后由电子系统进展鉴频检出；也有些仪器只承受一个调制盘，但承受同步信号线路，依据两个光束相应的同步开关信号分时解调出试样信号和参考信号，然后再作比例记录。13是一种电学比例记录法测量原理图。图13 电学比例记录法测量原理图装在调制盘一侧的同步信号发生器(电灯泡、调制盘上的小孔、光敏二极管组成)可给出相应的同步开关信号。透过参考池和试祥池的光束由探测器(700nmB、700nmPbs光敏电阻)RS。馈送到前置放100100％线补偿单元输送到试样放大解调线录系统进展运算和记录，经计算机处理得到测试样的透射率(或吸光度)曲线。三分光光度计的主要性能指标及其检查方法分光光度计的主要性能指标一般包括以下几项：波长范围、波长准确度、波长重复性、谱带半宽度、杂散光、区分率、光度准确度、光度计线性、光度计重复性、噪音、基线稳定性。波长范围波长范围是指仪器上、下限波长之间的工作范围，是与光源、单色器及探测器的光谱响应特性有100％T0A设定困难，基线两端不平直等。波长准确度用二者之差(即波长误差)来衡量其准确性。常用的检查方法有：(1)用氘灯(或氢灯)的辉线检查；(2)用汞灯的辉线检查；(3)用标准玻璃虑光片检查；(4)用样品溶液的吸取光谱检查。波长重复性长对平均值的偏差，这些偏差的平均值就是此分光光度计的波长重复性谱带半宽度度。光源辉线或锐的吸取光谱都可用于谱带半宽度的检查。杂散光透射率值。紫外区可用NaI220nm处的杂散光，在可见区可用各种有色玻璃截止虑光片。区分率因素。围使用的材料及方法皆不同。光度准确度光度准确度是指仪器在吸取峰值上读出的透光度(或吸光度)与真实透光度之间的偏差。要测得正确牢靠的数据取决于以下几方面因素：(1)样品质量，(2)制样技术，(3)仪器的性能和操作条件的选择，(4)吸取池的质量。由此可见，光度误差是一个综合性的误差。为了检定光度准确性，滤光片法。3.8光度计线性(AC)的线性曲线。检查光度计线性可用