光谱紫外可见分光光度计是一种广泛应用于物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等领域的分析仪器。它基于紫外可见分光光度法原理,利用物质分子对紫外可见光谱区的辐射吸收来进行分析。
一、结构
紫外可见分光光度计主要由光源系统、单色器系统、样品室和检测系统组成。
光源系统:光源是提供符合要求的入射光的装置。可见光区常用的光源为钨灯,紫外光区常用的光源为氢灯或氘灯。钨灯可发射325~2500nm的连续光谱,适宜的使用波长范围为320~1000nm。氘灯发出的光的波长范围为190~400nm,使用波长范围一般为190~360nm。
单色器系统:单色器是将光源发出的连续光谱分解成单色光的装置。它主要由狭缝、色散元件和透镜系统组成。色散元件是单色器的主要部件,常用的色散元件是棱镜和光栅。棱镜单色器利用不同波长的光在棱镜内的折射率不同将复合光色散为单色光。光栅单色器则是利用光的衍射与干涉作用制成的,具有更高的分辨率和更宽的波长范围。
样品室:样品室用于盛装待测液并决定待测溶液透光液层厚度的器皿,又称比色皿。常用的吸收池规格有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等。玻璃吸收池用于可见光区测定,石英吸收池用于紫外光区的测定。
检测系统:检测器是将光信号转变为电信号的装置。测量吸光度时,将光强度转换成电流进行测量,这种光电转换器件称为检测器。常用的检测器有光电池、光电管、光电倍增管和光电二极管阵列检测器。光电倍增管不仅灵敏度高,而且响应速度快,目前中、高档分光光度计中一般采用它作为检测器。
二、工作原理
紫外可见分光光度计的工作原理是由光源发出连续辐射光,经单色器按波长大小色散为单色光,单色光照射到吸收池,一部分被样品溶液吸收,未被吸收的光经检测器的光电管将光强度变化转变为电信号变化,并经信号显示系统调制放大后,显示或打印出吸光度A(或透射比T),完成测定。
物质的吸收光谱本质上是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量,相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。通过分析物质的吸收光谱,可以研究物质的成分、结构和物质间相互作用。
三、应用
紫外可见分光光度计在科学研究和工业生产中有着广泛的应用。在化学领域,它可以用于测定溶液中物质的浓度、研究化学反应的动力学、分析有机物和无机物的结构等。在生物学和医学领域,它可以用于测定蛋白质、核酸、酶等生物大分子的浓度和活性,研究药物与生物分子的相互作用等。在环境科学领域,它可以用于监测水体、大气中的污染物浓度,评估环境质量等。
