紫外分光光度计是实验室普及率很高的一种光谱仪器,由于灵敏度高、选择性好、准确度高、适用浓度范围广,而且分析成本低、操作简便、快速得到广泛的应用,长期在分析领域扮演很重要的角色。
在选择这类仪器时要考虑哪些因素呢?
1、光学构造(OPTICALCONFIGURATION)
一般来说,紫外光分光光度计分为单光束和双光束两类。顾名思义,单光束型主要是依赖单束光进行测量。一束给定波长的光通过对照物,然后再通过实际样品溶液,就能得到吸光结果。
双光束型则是通过一个斩光轮(mirroredchopperwheel)将一束光分成两束,分别测量对照样品和实际样品。
可以最小化光漂移(lampdrift)和减少测量时间。一些双光型光度计不利用斩光轮,而是利用一种光束分光器来代替,将一束光分成两束平行的光然后同时测量对照样品和目的样品。
因为增加了测量的速度,所以双光束分光光度计在测量一些溶液随时间动态变化的研究中大有用处。
2、光源和检测方法(LIGHTSOURCESANDDETECTION)
分光光度计的光谱也是需要考虑的一个重要因素。实验室研究人员希望省钱购入专门仪器定量核酸、蛋白或者细菌的生长情况。
例如AmershamBiosciencesofPiscataway公司的GeneQuantII能在230、260、280、320、595和600nm的波长下测量样品。果果需要更大的灵活性,研究者可以考虑一种更高性能的宽光谱仪器,可以程序性地进行ELISAs分析和比色分析。
紫外分光光度计一般覆盖190nm和380nm波长,通常利用氘灯照明。一些特殊的仪器可以提供满足光子学和半导体研究需要的光谱范围。
VarianofPaloAlto公司的CaryDeepUV和HitachiHighTechnologiesofTokyo的U-7000AutomatedVacuumUVSystem就是这样的仪器。
一些仪器具有多种光源供选择:
紫外光、可见光和甚至红外光(780nm至3,000nm)。钨灯和卤素灯一般只覆盖可见光部分(大约380nm到800nm)。而氙灯则可以覆盖紫外光和可见光区域。
分光光度计的带宽(bandwidth)很大程度上依赖于单色仪的狭缝的宽度。可以投射出实验精确要求的光谱。
一种严格带宽使得仪器能对复杂的混合物进行高分辨率的吸光测量。可变的单色仪的狭缝宽度能使一台分光光度计满足多种实验需要。
为了测量吸光值,分光光度计制造商通常使用光电倍增管(photo-multipliertubes,PMTs)和光敏二极管。
PMTs提供快速的反应时间和良好的灵敏度,并且可以在紫外光谱调节至特定的范围。但一些制造商依赖于光敏二极管的动态范围在数秒内行使所有的光谱测量。
3、样品类型(SAMPLEFORMAT)
在大部分的样品类型中,分光光度计可接受样品孔、小玻璃管cuvette、吸浆管和微孔板。微孔板主要是满足高通量的需要和大规模的实验室需求。
但尽管对于小实验室来说,制造商仍然提供了多种容器转换器来满足通量的要求和减少实验时间。
用小试管cuvette装样品容量一般从1μl-5ml,并且一些仪器装备了各种样品固定物来满足各种改变需要。体现了柔韧性。
4、数据管理(DATAMANAGEMENT)
大部分单机型的分光光度计包含了驱动仪器运行和管理数据的软件。高性能的仪器,通常与PC机一起联用,需要从制造商提供额外的软件。同时用户也可以选择升级软件以满足他们的需要。
另外一个值得考虑的因素是数据的最终使用。各独立实验室都有各自感兴趣的实验结果。
例如一些药物机构需要考虑美国FDA的要求和欧联盟的药物评价机构的要求选择不同的数据处理方式。
紫外可见光谱仪涉及的波长范围在有机化学研究中得到广泛的应用。通常用作物质鉴定、纯度检查,有机分子结构的研究。
在定量方面,可测定结构比较复杂的化合物和混合物中各组分的含量,也可以测定物质的离解常数,络合物的稳定常数,物质分子量鉴别和微量滴定中指示终点以及在高效液相色谱中作检测器等。
基本工作原理:
紫外分光光度计基本工作原理和红外光谱仪相似,利用一定频率的紫外可见光照射被分析的有机物质,引起分子中价电子的跃迁,它将有选择地被吸收。
一组吸收随波长而变化的光谱,反映了试样的特征。在紫外可见光的范围内,对于一个特定的波长,吸收的程度正比于试样中该成分的浓度,因此测量光谱可以进行定性分析,而且根据吸收与已知浓度的标样的比较,还能进行定量分析。
分光光度计的使用方法:
(1)接通电源;(2)使用前预热15min;(3)选择波长;(4)选择检测器;(5)如果可能的话,选择正确的缝宽;
(6)插入适当的空白对照;(7)调解到0%的透过率;(8)将吸光值调到零;(9)分析样品;(10)每测量10个样品后,用空白对照校验零刻度;(11)检测仪器的可重复性。
紫外可见分光光度计是由光源、单色器、吸收池、检测器和信号处理器等部件组成。光源的功能是提供足够强度的、稳定的连续光谱。紫外光区通常用氢灯或氘灯。见光区通常用钨灯或卤钨灯。单色器的功能是将光源发出的复合光分解并从中分出所需波长的单色光。
色散元件有棱镜和光栅两种。可见光区的测量用玻璃吸收池,紫外光区的测量须用石英吸收池。检测器的功能是通过光电转换元件检测透过光的强度,将光信号转变成电信号。常用的光电转换元件有光电管、光电倍增管及光二极管阵列检测器。
问题处理:
1.仪器电源接通后,光源不亮。
原因:
①光源灯泡已损坏。
②保险管烧坏。
处理方法:
①更换氘灯或钨灯。
②更换保险管。
2.紫外可见分光光度计噪音较大。
原因:
光源灯泡使用时间超过寿命期。
处理方法:
更换光源灯泡。
3.自检时提示波长自检出错。
原因:
自检过程中可能打开过仪器样品室的盖子。
处理方法:
关上仪器样品室盖子,重新自检。
4.仪器自检时提示通讯错误。
原因:
仪器与电脑之间的数据线没有连接好。
处理方法:
连接好数据线,重新打开仪器和软件,重新自检。
5.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。
处理方法:
更换电位器。
6.在使用过程中,出现数字显示不能归零,同时伴有图线记录基线位置偏高。
原因:
①光电倍增等老化,性能降低。
②信号处理板可能发生故障。
③前置放大版出现故障,引起反馈量增大
处理方法:
①开机通电,先做记录故障曲线,再与原始记录的标准曲线对照,找出异同点,并作一下定性定能分析。然后用一只同型号规格的新光电倍增管替换机上的光电管,再开机实验,结果记录出来的图线并没有什么变化,由此证明光电倍增管没有老化变质。
②进一步检查信号处理板,未发现信号处理板各元器件损坏,对影响灵敏度有关的电位器检测,结果测得数据正常,这说明信号处理板没有故障。
7.测试过程中提示能量太低。
原因:
①光源灯泡使用时间超过寿命期。
②样池中有不透光的东西挡住了光。
处理方法:
①更换光源灯。
②拿走挡光的物品。
8.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。
处理方法:
做空白记忆、调换参比液或用参比液配置样品溶液。
9.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。
处理方法:
用金属活化剂清洗按键触点即可。
10.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。
处理方法:
①采取正确的试样配置手段。
②修理推拉式样品架的定位碰珠。
分光光度计的分类方法有多种:按光路系统可分为单光束和双光束分光光度计;按测量方式可分为单波长和双波长分光光度计;按绘制光谱图的检测方式分为分光扫描检测与二极管阵列全谱检测。
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