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紫外可見分光光度計的原理、結構及應用

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  紫外可見分光光度計從問世以來,無論在物理學、化學、生物學、醫學、材料學、環境科學等科學研究領域,還是在化工、醫藥、環境檢測、冶金等現代生產與管理部門,都有廣泛而重要的應用。

紫外可見分光光度計簡介

  分光光度計是杜包斯克和奈斯勒等人在1854年將朗伯比爾定律應用于定量分析化學領域,并且設計了第一臺比色計。

  1918年,美國國家標準局制成了第一臺紫外可見分光光度計。此后,紫外可見分光光度計經不斷改進,又出現自動記錄、自動打印、數字顯示、微機控制等各種類型的儀器,使分光光度法的靈敏度和準確度也不斷提高,應用范圍不斷擴大。

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紫外可見分光光度計的原理

  紫外可見分光光度計是根據物質分子對波長為200~760nm的電磁波的吸收特性所建立起來的一種定性、定量和結構分析儀器。操作簡單、準確度高、重現性好。波長長的光線能量小,波長短的光線能量大。

  紫外可見分光光度計測量是關于物質分子對不同波長和特定波長處的輻射吸收程度的測量。物質的吸收光譜本質上就是物質中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長的光能量,相應地發生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結果。由于各種物質具有不同的分子、原子和不同的分子空間結構,其吸收光能量的情況也就不會相同,因此,每種物質就有其特有的、固定的吸收光譜曲線,可根據吸收光譜上的某些特征波長處的吸光度的高低判別或測定該物質的含量,這就是分光光度定性和定量分析的基礎。分光光度分析就是根據物質的吸收光譜研究物質的成分、結構和物質間相互作用的有效手段。

紫外可見分光光度計的結構

  紫外可見分光光度計是用于測量和記錄待測物質對紫光、可見光的吸光度及紫外可見吸收光譜,進行定性、定量以及結構分析的儀器。其基本結構主要有五個部分:光源、單色器、吸收池、檢測器和信號指示系統。

  1、光源:

  紫外可見分光光度計光源是提供入射光的裝置。要求在所需的光譜范圍內,發射連續的具有足夠強度和穩定的紫外光或可見光,并且輻射強度隨波長的變化盡可能小,使用壽命長。在可見光區常用的光源為鎢燈,可用的波長范圍為350-1000nm。在紫外光區常用的光源為氫燈或燈,它們發射的連續波長范圍為180-360nm。其中氖燈的輻射強度大穩定性好,壽命也長。

  2、單色器:

  紫外可見分光光度計單色器是將光源輻射的復合光分成單色光的光學裝置。單色器一般由狹縫、色散元件及透鏡系統組成。常用的色散元件是棱鏡和光柵。

  3、吸收池:

  紫外可見分光光度計吸收池用于盛裝試液的裝置。吸收池板料必須能夠透過所測光譜范圍的光,一般可見光區使用玻璃吸收池,紫外光區使用石英吸收池。

  4、檢測器:

  紫外可見分光光度計檢測器是將光信號轉變成電信號的裝置。要求靈敏度高、響應時間短、噪聲水平低且有良好的穩定性。常用的檢測器有硒光電池、光電管、光電倍增管和光電二極管陣列檢測器。

  硒光電池構造簡單,價格便宜,但長期曝光易疲勞,靈敏度也不高;光電管靈敏度比硒光電他高,它能將所產生的光電流放大,可用來測量很弱的光;光電倍增管比普通光電管更靈敏,是目前高中檔分光光度計中常用的一種檢測器;而光電二極管陣列檢測器是紫外可見分光檢測器的一個重要進展。這類檢測器用光電二極管陣列作檢測元件,陣列由數百個光電二極管組成,各自測量一窄段即幾十微米的光譜。通過單色器的光含有全部的吸收信息,在陣列上同時被檢測,并用電子學方法及計贅機技術對二極管陣列快速掃描采集數據,由于掃描速率非常快,可以得到三維(A,r,t)光譜圖。

  5、顯示器:

  紫外可見分光光度計顯示器是將檢測器輸出的信號放大并顯示出來的裝置。常用的裝置有表頭指示、數字指示和計算機指示等。

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紫外可見分光光度計應用范圍

  紫外可見分光光度計主要應用范圍有:定量分析、定性和結構分析、反應動力學研究、研究溶液平衡等。

  定量分析:廣泛用于各種物料中微量、超微量和常量的無機和有機物質的測定。

  定性和結構分析:紫外吸收光譜還可用于推斷空間阻礙效應、氫鍵的強度、互變異構、幾何異構現象等。

  反應動力學研究:研究反應物濃度隨時間而變化的函數關系,測定反應速度和反應級數,探討反應機理。

  研究溶液平衡:如測定絡合物的組成、穩定常數、酸堿離解常數等。


2019-04-17 17:44:43 瀏覽次數:150次
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