可见分光光度计就基本结构来说都是由五个部分组成即光源、单色器(单色仪)、吸收池、检测器和信号指示系统。
光源
对光源的基本要求是:应在仪器操作所需的光谱区域内能够发射连续辐射;有足够的辐射强度和良好的稳定性而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。紫外-可见分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区。如钨丝灯和卤钨灯;气体放电光掉用于紫外光区如氢灯和氘灯。
钨灯和碘钨灯可使用的范围在340~2500nm这类光源的辐射能量与施加的外加电压有关在可见光区辐射的能量与工作电压的4次方成正比。光电流也与灯丝电压的n次方(n>l)成正比。因此必须严格控制灯丝电压仪器必须备有稳压装置。
在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯它们可在160~375nm范围内产生连续光源。氘灯的灯管内充有氢的同位素氘它是紫外光区应用广泛的一种光源其光谱分布与氢灯类似但光强度比相同功率的氢灯要大3~5倍。
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其主要功能应该是能够产生光谱纯度高且波长在紫外可见区域内任意可调的单色光。单色器一般由入射狭缝、准直镜(透镜或凹面反射镜使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色教元件起分光的作用。单色器的性能直接影响人射光的单色性从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。
能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。棱镜常用的材料有玻璃和石英两种。它们的色散原理是依据不同波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外光所以玻璃棱镜只能用于350~3200nm的波长范围即只能用于可见光区域内。石英棱镜适用的波长范围较宽可从185~4000nm即可用于紫外、可见、近红外三个光域。
光栅是利用光的衍射与干涉原理制成的。它可用于紫外、可见及近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。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。
入射、出射狭缝透镜及准直镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接影响单色光纯度但过小的狭缝又会减弱光强。
吸收池
吸收池用于盛放分析试样一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的反射损失吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向.在高精度的分析测定中(紫外区尤其重要),吸收池要挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。
检测器
检测器的功能是检测光信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。它们通过光电效应将照射到检测器上的光信号转变成电信号。对检测器的要求是:在测定的光谱范围内具有高的灵敏度;对辐射能量的响应时间短线性关系好;对不同彼长的辐射响应均相同且可靠;噪音低稳定性好等。
硒光电池对光的敏感范围为300~800nm其中又以500~600nm较为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。
光电管在紫外-可见分光光度计上应用较为广泛。它的结构是以一弯成半圆柱形的金属片为阴极阴极的内表面涂有光敏层在圆柱形的中心置一金属丝为阳极.接受阴极释放出的电子。两电极密封于玻璃或石英管内并抽成真空。阴极上光敏材料不同光谱的灵敏区也不同。可分为蓝敏和红敏两种光电管前者是在镍阴极表面上沉积锑和艳可用于波长范困为210~625nm;后者是在阴极表面上沉积了银和氧化艳。可用范围为625~1000nm。与光电池比较,摩擦磨损试验机它有灵敏度高、光敏范围宽、不易疲劳等优点。
光电倍增管是检测微弱光常用的光电元件它的灵敏度比一般的光电管要高200倍,超声波测厚仪因此可使用较窄的单色器狭缝从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。
信号指示系统
它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。早期常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动纪录装置等。现在很多型号的分光光度计都可配套计算机使用,里氏硬度计维修一方面可对分光光度计进行操作控制另一方面可进行数据处埋。
紫外可见分光光度计是化验室常用的定量分析仪器之一,型号品种繁多;
如何选择一台适用于您的分光光度计,请参考以下的选型方案:
1 从波长范围选择
既定出需要的波长范围,是属于紫外区(190nm-340nm),还是可见区(340nm-1100nm),或者是紫外可见全区域。
2 从波长带宽选择
不同的行业对于分光光度计的波长带宽有着不同的要求,单款越窄仪器的性能越优良但是相对价格也越昂贵。
不是每个行业都需要有比较窄的带宽,而是根据用户的需求去进行选择,只要适用就是好的。
提到带宽,就必须提到杂散光,带宽较窄的情况下,一般杂散光也越小,杂散光确实也是衡量一台分光光度计的主要技术指标。
3 从附加功能选择
分光光度计的常见附加功能不外乎,全波长扫描及动力学扫描(时间扫描)。
全波长扫描指的是从波长的最低点到最高点或者设定的波长范围;
仪器可以自动的把每个设定波长点的析光度或者透过率,全面的反映在扫描图谱上,得出样品在不同波长点的吸收特性。
动力学扫描也称为时间扫描,主要是应用于随时间变化样品的性质也发生变化的实验,我们用动力学扫描就可以比较清晰的看见某些样品随时间变化而变化的特性。
还有一些,双波长或者多波长的功能,主要是应用于一些需要测定几点不同波长的的样品。
4 随机软件及工作站
随着电脑的普及,越来越多的分光光度计可以携带随机软件与电脑联机进行数据分析计算甚至于反控;
在选择分光光度计的时候,也可以按实际需求去选择是否需要随机软件配置电脑,更方便的开展实验工作。
1、测量波长
在定量分析中,为了提高测定的灵敏度,入射光的波长应选择被测物的最大吸收波长λmax,如果λmax有干扰,可选择另一条灵敏度稍低、但能避免干扰的谱线,所以,适当选择入射光的波长,不仅能提高测定的灵敏度,还能提高测定的准确度。
2、狭缝宽度
狭缝宽度过大,入射光的单色性差;狭缝宽度太小,入射光的强减弱。狭缝宽度过大或过小均会造成灵敏度降低,较佳选择是产生最小误差情下的最大狭缝。一般选用仪器的狭缝宽琶度应小于待测样品吸收带的半宽度,否则测得的吸光度值会偏低,狭缝宽度的选择应以减少狭缝宽度时供试品的吸光度不再;加为准,对于大部分被测品种,可以使用2nm缝宽。
3、控制适当的吸光度范围
可通过控制被测物浓度或改变吸收池厚度来实现吸光度合理的范围,以尽量减小测量误差。一般吸光度尽量控制在0.1-0.8范围。
4、空白溶液的选择
空白溶液是用来调节吸光度测量工作零点即A=0,T=100%的溶液,以消除溶液中其它基体组分以及吸收池和溶剂对入射光的反射和吸收所带来的误差。根据情况不同,常用空白溶液有如下几种选择。
①溶剂空白当溶液中只有待测组分在测定波长下有吸收,而其它组分无吸收时,可用纯溶剂作空白。
②试剂空白如果显色剂或其它试剂有吸收,而待测试样溶液无吸收,则用不加待测组分的其它试剂作空白。
③试样空白如果试样基体有吸收,而显色剂或其它试剂无吸收,则用不加显色剂的试样溶液作空白。
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