第五章分光光度计

第一节紫外－可见分光光度计组件 第五章分光光度计第二节分光光度计的分类第三节分光光度计的进展

本章重点 1、单光束、双光束、双波长分光光度计的工作原理 2、分光光度计五大组成

厂家：美国(PE,瓦里安,哈希);日本(岛津;日立);中国(北京普析,上海精科,上海天美)厂家：美国(PE,瓦里安,哈希);日本(岛津;日立);中国(北京普析,上海精科,上海天美)

第一节紫外－可见分光光度计组件 光源单色器样品室检测器显示系统一. 光源满足条件： (1) 在仪器的工作波段范围内提供连续辐射，即光源可以发射连续光谱。

氙灯氢灯钨灯 (2) 光源发射的辐射能具有足够强度，其能量随浓度变化尽可能小。 (3) 有较好的稳定性。 (4) 有较长的使用寿命。

1.钨灯－可见、近红外光谱区的光源 约为320～2500 nm 钨灯的光谱分布与灯丝的工作温度有关。一般仪器中，钨丝灯温度约2870K，发射的能量大部分在红外区；钨丝灯温度约4000K时，发射的能量大部分在可见区。提高灯丝温度有利于光谱向短波方向移动，但是，随灯丝温度的提高，将导致钨丝蒸发速度迅速上升，钨灯寿命急剧缩短。

措施：在钨灯内壳充入一定量碘，碘与蒸发到壁上的钨反应生成碘钨化合物，同时生成的碘钨化合物又向灯泡中心扩散，在灯丝附近的高温区分解为碘和钨，抑制了钨的蒸发，游离的碘重新扩散到壁上与钨结合，实现碘钨循环。措施：在钨灯内壳充入一定量碘，碘与蒸发到壁上的钨反应生成碘钨化合物，同时生成的碘钨化合物又向灯泡中心扩散，在灯丝附近的高温区分解为碘和钨，抑制了钨的蒸发，游离的碘重新扩散到壁上与钨结合，实现碘钨循环。这种碘钨灯具有更大的发光强度和更长的使用寿命。

2. 氢灯、氘灯－紫外光区的光源 氢灯：是最早的紫外光度计的光源，目前已被氘灯代替 ：185～375 nm >300 nm时氢灯能量太小。氘灯：是紫外光区应用最广泛的光源发射强度和使用寿命比氢灯大3～5 倍。 ：185 ~ 400 nm

3.氙灯—紫外－可见兼用的高强度连续光源 ：180～1000 nm 缺点：价格高且不够稳定一般光度计很少用它应用：荧光分光光度计的激发光源

强度氙灯（气体放电光源）钨灯（热辐射光源）氢灯 /nm 400 600 1000 800 紫外—可见分光光度计同时具有可见和紫外两种光源。

二. 单色器 一种用来把来自光源的混合光分解为单色光并从中选出任一波长单色光的装置。色散元件是单色器的核心部件，其特性用色散率来描述，棱镜和光栅是应用最广的两种色散元件。

800 600 500 400 红 1 白光棱镜单色器示意图紫 2 棱镜出射狭缝准直透镜聚焦透镜入射狭缝

入射狭缝：光源的光由此进入单色器。 准直透镜：把来自狭缝的光束转化为平行光。 色散元件(棱镜或光栅)：将混合光分解为各个单色光。 聚焦透镜：将分光后所得单色光聚焦至出口狭缝。 出射狭缝：把固定波长光射出单色器。

棱镜单色器的缺点是色散率随波长变化，得到的光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。棱镜单色器的缺点是色散率随波长变化，得到的光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。光栅单色器在整个光学光谱区具有良好的几乎相同的色散能力。因此，现代紫外—可见分光光度计上多采用光栅单色器。光的折射原理光的衍射和干涉原理

三. 样品室 主要有玻璃池和石英池两种紫外区——石英池可见、近红外——玻璃池最好，也可用石英池理想的吸收池：本身不吸收辐射但实际上，各材料对辐射有不同程度的吸收要求：一般应具有恒定而均匀的吸收最常用的吸收池厚度为1cm。

四. 检测器 接受辐射的照射后，把吸收的光子能量转换成可测的物理量。即检测光强度并以电信号显示出来，这种光电转换设备叫检测器。紫外－可见分光光度计常用的检测器：光电管、光电倍增管。

1.光电管 光电管由一个半圆筒形阴极和一个金属丝阳极组成。当照射阴极上光敏材料时，阴极就发射电子。两端加压，形成光电流。 ——蓝敏光电管为铯锑阴极。适用波长范围：220~625nm —— 红敏光电管为银和氧化铯阴极。适用波长范围： 600~1200nm。

2.光电倍增管 • 光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。它由密封在真空管壳内的一个光阴极、多个倍增极（亦称打拿极）和一个阳极组成。通常两极间的电压为75-100V，九个倍增极的光电倍增管的总放大数为106-107。 • 光电倍增管的暗电流是仪器噪音的主要来源。

五.显示系统 把放大的信号以吸光度或透射比的方式显示或记录下来。常用的显示器有检流计、微安计、电位计、数字电压表、记录仪、示波器及数据处理机等。

可见分光光度计 350 - 700 nm 紫外－可见分光光度计 185 - 900 nm 真空紫外(远紫外)分光光度计 10 - 200 nm 紫外－可见－红外分光光度计185 - 2500 nm 第二节分光光度计的分类根据工作波段的不同分为：

单光束手动式分光光度计 双光束自动记录分光光度计单波长分光光度计双波长分光光度计根据光度学和记录系统的不同分为：根据测量过程中的波长数不同分为：

0.575 光源单色器检测器显示吸收池单波长单光束分光光度计 • 只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位置，使它们分别置于光路来进行测定。

比值光束分裂器光源单色器吸收池检测器显示单波长双光束分光光度计

双波长分光光度计 光源检测器单色器吸收池切光器狭缝单色器用两种不同波长的单色光束交替照射到样品溶液上，不需使用参比溶液，测得的是样品在两种波长下的吸光度之差。

一.单光束可见分光光度计 一个单色器一个稳压电源如721型 360～800 nm 钨灯(光源) 棱镜(色散元件) 光电管(检测器)

二. 单光束紫外－可见分光光度计 波长范围185～1000 nm；钨灯(或碘灯)和氢灯两种光源互换使用；多数用光电倍增管，也有用光电管；棱镜或光栅；数字显示或仪表读数。 751型、7520型、QV-50(日本岛津)、Beckman DV-2 型 751型： 200～1000 nm 在320～1000 nm区用钨灯在200～320 nm区用氢灯

一束通过参比池 一次测量即可得到溶液的A 单色器色散后的光分为二束一束通过样品池三. 双光束紫外－可见(近红外)分光光度计特点：便于进行自动记录如：SP8型双光束紫外－可见分光光度计 UV-365 型紫外－可见－近红外双光束分光光度计

第三节分光光度计的进展 改进：仪器的准确度、测量精度、自动化程度以及用途的扩展。

主要表现在： 1、应用全息光栅和双单色器系统 2、双波长、三波长和导数分光光度测量新技术的应用 3、由单光束向双光束和单光束加电子计算机方向发展 4、工作波段的扩展和附件的增加如反射光谱测量、荧光测量、薄层扫描、凝胶扫描等混合组分分析附件。

5、微处理机成为分光光度计的一个重要组成部分5、微处理机成为分光光度计的一个重要组成部分 6、电视型光电二极管阵列检测器的应用和快速扫描分光光度计的出现 7、电子系统和显示系统的革新

作业题 1、紫外-可见分光光度计都由哪几部分组成，每部分各有何作用？

第五章 分光光度计