分光光度計(jì),也稱為光譜儀(spectrometer),是一種科學(xué)分光檢測(cè)儀器,其主要功能是將成分復(fù)雜的光分解為光譜線。它采用一個(gè)可以產(chǎn)生多個(gè)波長(zhǎng)的光源,通過系列分光裝置,產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光源。當(dāng)這些光源透過測(cè)試的樣品后,部分光源會(huì)被吸收。通過計(jì)算樣品的吸光值,可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成樣品的濃度。樣品的吸光值與樣品的濃度成正比。
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一、分光光度計(jì)原理
分光光度計(jì)基于分光光度法,根據(jù)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的單色光的吸收程度不同進(jìn)行定性和定量分析的方法。光源發(fā)生的復(fù)合光經(jīng)單色器(即光柵或分光棱鏡)單色化后得到單色光,分別通過盛樣品溶液及參比溶液的吸收池,再投射到接收器,通過待測(cè)溶液,被部分吸收,未被吸收的光到達(dá)光檢測(cè)器,使光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)并加以放大記錄下來(lái),測(cè)定出溶液的吸光度,由吸光度與波長(zhǎng)繪制的吸收曲線可對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性分析,由吸光度與物質(zhì)濃度畫出的工作曲線可進(jìn)行定量分析。
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朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律
當(dāng)入射光波長(zhǎng)一定時(shí),待測(cè)溶液的吸光度A與其濃度和液層厚度成正比,即k為比例系數(shù),與溶液性質(zhì)、溫度和入射波長(zhǎng)有關(guān)。
A=kbc=log(I0/Iν)
A:吸光度 k:吸光系數(shù)
b:液層厚度 c:溶質(zhì)濃度
分光光度法分析的基礎(chǔ)
二、分光光度計(jì)的組成
分光光度計(jì):主要由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、樣品室、檢測(cè)系統(tǒng)組成。
光源:發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜,有足夠的光強(qiáng)度,穩(wěn)定
可見光區(qū):鎢燈,碘鎢燈(320~2500 nm)
紫外區(qū):氫燈,氘燈(180~375 nm)
氙燈:紫外、可見光區(qū)均可用作光源。
單色器:將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。
棱鏡:依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過棱鏡時(shí)折射率不同。
光柵:在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。利用光通過光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光。
吸收池:用于盛待測(cè)及參比溶液。
可見光區(qū):光學(xué)玻璃池;紫外區(qū):石英池。
檢測(cè)器:利用光電效應(yīng),將光能轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)。光電池,光電管,光電倍增管。
指示器:刻度顯示或數(shù)字顯示、自動(dòng)掃描記錄。
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三、分光光度計(jì)種類
可見分光光度計(jì):用來(lái)測(cè)量待測(cè)物質(zhì)對(duì)可見光(400~760nm)的吸光度,并對(duì)其進(jìn)行定性和定量分析。廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、臨床檢測(cè)、環(huán)保監(jiān)測(cè)、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域。
紫外-可見分光光度計(jì):測(cè)量樣品對(duì)可見光或紫外光(200~760nm)的吸光度。該產(chǎn)品的光路可分為單光束、假雙光束和雙光束,是目前使用最多、覆蓋面最廣的分析儀器之一,在生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、化學(xué)化工等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。
紅外分光光度計(jì):用于研究大于760nm的紅外光譜,主要分析各種狀態(tài)(氣、液、固)的樣品,具有快速、樣品量少、特征性強(qiáng)、不破壞樣品等特點(diǎn)。
熒光分光光度計(jì):用于掃描液相熒光標(biāo)記物所發(fā)出的熒光光譜,廣泛應(yīng)用于科研、化工、醫(yī)藥、生化、環(huán)保以及臨床檢驗(yàn)、食品檢驗(yàn)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。
原子吸收分光光度計(jì):適用于樣品中微量及痕量的組分分析,是材料分析及質(zhì)量控制部門進(jìn)行常量、微量金屬(半金屬)元素分析的有力工具。
四、主要用途
分光光度計(jì)的功能包括物質(zhì)檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)圖譜對(duì)照、純度檢驗(yàn)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究等,應(yīng)用覆蓋面如下:
化學(xué)分析:通過測(cè)量樣品吸收光線的特性,確定樣品中的化學(xué)成分和濃度。
生物科學(xué):測(cè)量生物分子如蛋白質(zhì)、核酸和酶的濃度,以及測(cè)量細(xì)胞培養(yǎng)物中的細(xì)胞密度和生物分子間的相互作用。
藥學(xué)和醫(yī)學(xué)研究:分析藥物的質(zhì)量控制,確認(rèn)藥物的純度和含量,以及測(cè)量血液中藥物的濃度和檢測(cè)體液中的生化指標(biāo)和生物標(biāo)志物。
環(huán)境監(jiān)測(cè):快速分析和測(cè)量環(huán)境樣品,如水體中的溶解氧、重金屬、有機(jī)污染物和大氣中的污染物含量。
食品科學(xué):分析食品中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、添加劑和殘留物的濃度,以及檢測(cè)食品中的有害物質(zhì)和微生物。
材料科學(xué):測(cè)量材料的透明度和光學(xué)性能,了解材料的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成,以及測(cè)量材料的熒光和磷光等特性。
五、使用方法
分光光度計(jì)的使用包括預(yù)熱儀器、選定波長(zhǎng)、固定靈敏度檔、調(diào)節(jié)“0”點(diǎn)、調(diào)節(jié)T=100%和測(cè)定等步驟。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,需要切斷電源,清洗并保養(yǎng)儀器。
六、注意事項(xiàng)
比色皿注意清潔,不能用毛刷清洗
不能用手接觸比色皿光學(xué)表面
避免設(shè)備受潮
用完及時(shí)關(guān)閉光源延長(zhǎng)光電管壽命