紫外可見分光光度計(jì)是一種基于物質(zhì)對(duì)紫外光和可見光吸收特性的分析儀器。它利用物質(zhì)分子在紫外-可見光譜區(qū)的輻射吸收特性,對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)紫外可見分光光度計(jì)工作時(shí),光源發(fā)出的連續(xù)光譜首先經(jīng)過單色器被分解成單色光,并選出所需波長(zhǎng)的單色光。然后,該單色光通過吸收池中的待測(cè)樣品,其強(qiáng)度會(huì)因樣品的吸收而減弱。接著,減弱后的光被檢測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。最后,電信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理器的放大、處理和顯示,得到樣品的吸光度數(shù)據(jù)。
根據(jù)朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律,物質(zhì)的吸光度與其濃度成正比,與吸收介質(zhì)的厚度也成正比。因此,通過測(cè)量不同濃度樣品的吸光度,可以建立吸光度與濃度之間的線性關(guān)系,從而進(jìn)行定量分析。同時(shí),由于每種物質(zhì)都有其特有的吸收光譜曲線,因此還可以根據(jù)吸收光譜上的特征波長(zhǎng)處的吸光度高低來判別或測(cè)定物質(zhì)的含量,進(jìn)行定性分析。
紫外可見分光光度計(jì)的重要組成
一、光源
紫外可見分光光度計(jì)的光源負(fù)責(zé)提供足夠強(qiáng)度、穩(wěn)定的連續(xù)光譜。紫外光區(qū)通常采用氫燈或氘燈作為光源,而可見光區(qū)則使用鎢燈或鹵鎢燈。這些光源能夠發(fā)出覆蓋紫外和可見光范圍的連續(xù)光譜,為后續(xù)的測(cè)量提供穩(wěn)定的入射光。
二、單色器
單色器是紫外可見分光光度計(jì)的核心部件之一。它的功能是將光源發(fā)出的復(fù)合光分解成單色光,并從中選出所需波長(zhǎng)的單色光。單色器通常由狹縫、光柵或棱鏡等色散元件組成。當(dāng)復(fù)合光通過狹縫后,再經(jīng)過光柵或棱鏡的色散作用,不同波長(zhǎng)的光將被分散成不同的方向,從而可以通過選擇特定的出射方向來獲得所需波長(zhǎng)的單色光。
三、吸收池
吸收池,又稱比色皿,是放置待測(cè)樣品進(jìn)行吸光度測(cè)量的容器。根據(jù)測(cè)量波長(zhǎng)的不同,吸收池分為玻璃池和石英池兩種。玻璃池主要用于可見光區(qū)的測(cè)量,而石英池則因其對(duì)紫外光的良好透過性而用于紫外光區(qū)的測(cè)量。吸收池的設(shè)計(jì)要求光學(xué)面必須完全垂直于光束方向,以減少光的反射損失,并確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
四、檢測(cè)器
檢測(cè)器是紫外可見分光光度計(jì)中將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的部件。常用的檢測(cè)器有光電管、光電倍增管及光二極管陣列檢測(cè)器等。當(dāng)單色光通過吸收池后,其強(qiáng)度會(huì)因樣品的吸收而減弱。檢測(cè)器通過光電轉(zhuǎn)換元件接收透過光,并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行輸出。電信號(hào)的強(qiáng)弱與透過光的強(qiáng)度成正比,從而可以反映樣品的吸光度。
五、信號(hào)處理器
信號(hào)處理器負(fù)責(zé)將檢測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、處理和顯示。它通常包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器等部件。放大器將微弱的電信號(hào)放大到合適的電平,模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),以便進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。微處理器則負(fù)責(zé)控制整個(gè)測(cè)量過程,包括光源的開啟與關(guān)閉、單色器的波長(zhǎng)選擇、數(shù)據(jù)的采集與處理等。最終,經(jīng)過信號(hào)處理器處理后的數(shù)據(jù)將顯示在儀器的顯示屏上,供用戶進(jìn)行觀察和記錄。
綜上所述,紫外可見分光光度計(jì)通過光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)處理器等部件的協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)了對(duì)物質(zhì)在紫外-可見光譜區(qū)輻射吸收特性的測(cè)量和分析。它在生物化學(xué)、藥物分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)和材料科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,為科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用提供了有力的支持。