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紫外可见分光光度计的构成及工作原理

时间:2020-04-24    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

紫外可见分光光度计的构成

  紫外可见分光光度计的结构主要是由电源、光源、单色器、样品室、光电转换器、前置放大器、数据处理、外围设备等部分组成。

  光源:指的是发光的物体。理想的光源应能提供连续辐射,光的强度必须足够大,并且在整个光谱区内其强度不应随波长有明显变化。当然理想的光源是不存在的,没有那种光源能在所有波长点提供足够强大而且稳定的光辐射。所以根据不同的波长,要采用不同的光源。

  钨灯:320-1100nm(可见区)

  氘灯:190-400nm(紫外区)

  单色器:是一种用来把来自光源的混合光分解为单色光并能随意改变波长的装置。它主要有入射狭缝、出射狭缝、色散元件和准直镜组成,其中色散元件是最关键的,因为它的质量决定了单色器质量的优劣。

  试样室:用来搁放测试样品的一个暗盒装置。

  光电转换器:把微弱的光信号转变成微弱的电信号。能检测通过测试溶液与参比溶液的光强度,并以电信号显示出来,用于体现测试溶液与参比溶液的光强度比值。通常紫外可见分光光度计使用的检测器有硅光电池、光电管和光电倍增管,今天由于半导体技术的迅速发展,光电池的性能越来越好,且光电倍增管的价格越来越低,所以光电管逐渐被淘汰了。

  前置放大器:一般由高阻抗集成运算放大器组成,完成微电流(电压)的放大。

  直流稳压电源:组成不同电压(电流)的直流工作电源,满足仪器各个负载需求。

  显示器:LED、LCD电压表组成。

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紫外可见分光光度计 紫外可见分光光度计的构成_紫外可见分光光度计

紫外可见分光光度计的原理介绍

    紫外可见分光光度计对于我们来说熟悉却也比较难读懂理解的。


    天天有人提起他的名字却没多少人知道他的工作原理。


    下面我们来浅谈一下。


    光谱工作原理:


    分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后,发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。


    由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构,其吸收光能量的情况也就不会相同;


    因此,每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线;


    可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量,这就是分光光度定性和定量分析的基础。


    分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。


    它是带状光谱,反映了分子中某些基团的信息。可以用标准光图谱再结合其它手段进行定性分析。


    根据Lambert-Beer定律说明光的吸收与吸收层厚度成正比,比耳定律说明光的吸收与溶液浓度成正比;


    如果同时考虑吸收层厚度和溶液浓度对光吸收率的影响,即得朗伯-比耳定律。


    即A=εbc,(A为吸光度,ε为摩尔吸光系数,b为液池厚度,c为溶液浓度)就可以对溶液进行定量分析。


    将分析样品和标准样品以相同浓度配制在同一溶剂中,在同一条件下分别测定紫外可见吸收光谱。


    若两者是同一物质,则两者的光谱图应完全一致。


    如果没有标样,也可以和现成的标准谱图对照进行比较。


    这种方法要求仪器准确,精密度高,且测定条件要相同。


    实验证明,不同的极性溶剂产生氢键的强度也不同;


    这可以利用紫外光谱来判断化合物在不同溶剂中氢键强度,以确定选择哪一种溶剂。


    紫外可见分光光度计的工作环境:


    1)分光光度计安放在干燥的房间内,使用温度为5-35℃,相对湿度不超过85%


    2)仪器应放置在坚固平稳的工作台上,且避免强烈的震动或持续的震动


    3)室内照明不宜太强,且应避免直射日光的照射


    4)电扇不宜直接向仪器吹风,以防止光源灯因发光不稳定而影响仪器的正常使用


    5)尽量远离高强度的磁场、电场及发生高频波的电气设备


    6)避免在有硫化氢等腐蚀性气体的场所使用

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紫外可见分光光度计常见故障排除办法

  一、光源部分:

  (1)故障:钨灯不亮;

  原因:钨灯灯丝烧断(此种原因几率最高);

  检查:钨灯两端有工作电压,但灯不亮;取下钨灯用万用表电阻档检测。

  处置:更换新钨灯;

  (2)故障:钨灯不亮;

  原因:没有点灯电压;

  检查:保险丝被熔断;

  处置:更换保险丝,(如更换后再次烧断则要检查供电电路);

  (3)故障:氘灯不亮;

  原因:氘灯寿命到期(此种原因几率最高);

  检查:灯丝电压、阳极电压均有,灯丝也可能未断(可看到灯丝发红);

  处置:更换氘灯;

  (4)故障:氘灯不亮;

  原因:氘灯起辉电路故障;

  检查:氘灯在起辉的过程中,一般是灯丝先要预热数秒钟,然后灯的阳极与阴极间才可起辉放电,如果灯在起辉的开始瞬间灯内闪动一下或连续闪动,并且更换新的氘灯后依然如此,有可能是起辉电路有故障,灯电流调整用的大功率晶体管损坏的几率最大。

  二、信号部分:

  (1)故障:没有任何检测信号输出;

  原因:没有任何光束照射到样品室内;

  检查:将波长设定为530nm,狭缝尽量开到最宽档位,在黑暗的环境下用一张白纸放在样品室光窗出口处,观察白纸上有无绿光斑影像;

  处置:检查光源镜是否转到位?双光束仪器的切光电机是否转动了(耳朵可以听见电机转动的声音)?

  (2)故障:样品室内无任何物品的情况下,全波长范围内基线噪声大;

  原因:光源镜位置不正确、石英窗表面被溅射上样品;

  检查:观察光源是否照射到入射狭缝的中央?石英窗上有无污染物?

  处置:重新调整光源镜的位置,用乙醇清洗石英窗;

  (3)故障:样品室内无任何物品的情况下,仅仅是紫外区的基线噪声大;

  原因:氘灯老化、光学系统的反光镜表面劣化、滤光片出现结晶物;

  检查:可见区的基线较为平坦,断电后打开仪器的单色器及上盖,肉眼可以观察到光栅、反光镜表面有一层白色雾状物覆盖在上面;如果光学系统正常,最大的可能是氘灯老化,可以通过能量检查或更换新灯方法加以判断;

  处置:更换氘灯、用火棉胶粘取镜面上的污物或用研磨膏研磨滤光片(注意:此种技巧需要有一定维修经验者来实施);

  (4)故障:样品室放入空白后做基线记忆,噪声较大,紫外区尤甚;

  原因:比色皿表面或内壁被污染、使用了玻璃比色皿或空白样品对紫外光谱的吸收太强烈,使放大器超出了校正范围;

  检查:将波长设定为250nm,先在不放任何物品的状态下调零,然后将空比色皿插入样品道一侧,此时吸光值应小于0.07Abs;如果大于此值,有可能是比色皿不干净或使用了玻璃比色皿;同样方法也可判断空白溶液的吸光值大小;

  处置:清洗比色皿,更换空白溶液;

  (5)故障:吸光值结果出现负值(常见);

  原因:没做空白记忆、样品的吸光值小于空白参比液;

  检查:将参比液与样品液调换位置便知;

  处置:做空白记忆、调换参比液或用参比液配置样品溶液;

  (6)故障:样品信号重现性不良;

  原因:排除仪器本身的原因外,最大的可能是样品溶液不均匀所致;在简易的单光束仪器中,样品池架一般为推拉式的,有时重复推拉不在同一个位置上;

  检查:更换一种稳定的试样判定;

  处置:采取正确的试样配置手段;修理推拉式样品架的定位碰珠;

  (7)故障:做基线扫描或样品扫描时,基线或信号有一个大的负脉冲;

  原因:扫描速度设置得过快,信号在读取时,误将滤光片或光源镜的切换当做信号读取了;

  检查:改变扫描速度;

  (8)故障:做基线扫描或样品扫描时,基线或信号有一个长时间段的负值或满屏大噪声;

  原因:滤光片饲服电机“失步”,造成档位错位,国产电机尤甚;

  检查:重新开机有可能回复,或打开单色器对照波长与滤光片的相对位置来检查(注意:打开单色器时要保护检测器不被强光刺激);

  处置:更换饲服电机;

  (9)故障:样品出峰位置不对;

  原因:波长传动机构产生位移;

  检查:通过氘灯的656.1nm的特征谱线来判断波长是否准确;

  处置:对于高档仪器而言处理手段相对简单,使用仪器固有的自动校正功能即可;而对于相对简单的仪器,这种调整则需要专业人员来进行了;

  (10)故障:信号的分辨率不够,具体表现是:本应叠加在某一大峰上的小峰无法观察到;

  原因:狭缝设置过窄而扫描速度过快,造成检测器响应速度跟不上,从而失去应测到的信号;按常理,一定的狭缝宽度要对应一定范围的扫描速度;或者狭缝设置得过宽,使仪器的分辨率下降,将小峰融合在大峰里了。

  检查:放慢扫描速度看一看或将狭缝设窄;

  处置:将扫描速度、狭缝宽窄、时间常数三者拟合成一个优化的条件;

  (11)故障:当仪器波长固定在某个波长下时,吸光值信号上下摆动,特别是测量模式转换为按键开关式的简易仪器;

  原因:开关触点因长期氧化所致造成接触不良;

  检查:用手加重力量按琴键时,吸光值随之变化;

  处置:用金属活化剂清洗按键触点即可;

  (12)故障:仪器零点飘忽不定,主要反映在简易仪器上;

  原因:在简易仪器中,零点往往是通过电位器来调整,这种电位器一般是炭膜电阻制作的,使用久了往往造成接触不良;

  处置:更换电位器;

  还有一点补充一下,如果是PC连接UV时,同志们一定注意接口板别不小心被击穿,一定要关机后拔插.若可见部分稳定性不好,有可能是钨灯的供电电压不稳,一般钨灯电源是稳压电路。

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