化学分析技术与实验仪器名称紫外光与可见光光谱仪指导老师王昭凯.PDFVIP

化學分析技術與實驗 儀器名稱: 紫外光與可見光光譜儀 指導老師:王昭凱 撰寫人:4cm1010005 林永忠 組長:4cm1010006 陳科宇 組員:4cm1010030 王永順 組員:4cm1010044 詹子佳 壹、前言: 紫外光與可見光光譜儀(Ultraviolet/Visible spectrometer, UV) 為分析技術中常用的分子吸收光譜儀器，可用於定性與定量分析樣品 中的 有機物質與無機物質。是工業業界常用的分析儀器。 貳、實驗目的: 1. 瞭解紫外光與可見光光譜儀分析之原理。 2. 學習到紫外光與可見光光譜儀器之操作使用。 3. 了解糖精與胺基酸之分析方法。 4. 應用紫外光與可見光光譜儀之原理，分析計算樣品之濃度與性 質。 5. 熟練紫外光與可見光光譜儀分析之操作過程，以及實驗過程所有 安全事項。 參、儀器構造: 肆、實驗原理: (1) 、光源: 光源是發出電磁波的地方，各種不同範圍的電磁波，其光源的構 造均不相同。在可見光範圍中，通常是用鎢絲白熱燈為光源。鎢絲白 熱燈在點著時，溫度大約在2850° K 左右，在這樣溫度鎢絲放出的 光，功率最強的在紅外線範圍，僅占總功率的15%是在可見光範圍。 需要濾光鏡江紅外線部份濾去。紫外線的光源，是將適當的氣體密封 在石英管中，用電弧使之激發而放光。最常用的是氫或氣的燈，放電 後發出的紫外線其波長範圍可短至165nm 。 選擇適當光源時，必須配合分析中所需的波長範圍。一般紫外線 和可見光光譜儀中常裝鎢絲燈和氫或氟燈兩種光源，以便一個儀器能 同時在可見光和紫外光兩種範圍中使用，設計時改變燈管內氣體的壓 力，也可影響其放光波長範圍。 (2) 、分光裝置: 做分析時，必須自光源的光線中，將-- ，特定波長的光線分出， 照射試料測試其吸收度。升出特定波長光所用的就是分光裝置，文稱 單波器。在可見光及紫外線光譜儀中，單波器包括聚光的透鏡、凌鏡、 光柵、濾光片及進口和出口的縫隙等。但最主要的部分為造成分光效 果的凌鏡和光柵。 凌鏡是一種磨成三角柱的透鏡。光線射入鏡體再射出，會經過兩 次折射，如下圖所示，折射的角度是由透鏡材料的折射率來決定，不 過折射率的大小與波長有關，於是各不同波長的光線。就因折射角度 的不同而分散，波長較長者折射自較小，波長短者折射角較大。 出口縫隙不需用的光線擋住，而使特定波長的光線自縫隙透出， 通常在光譜儀中，縫隙的位置是固定的。轉動凌鏡使入射角改變，而 讓特定波長光線自縫隙中射出。用於可見光線時，凌鏡可用玻璃做， 但因玻璃會吸收紫外線，故用於紫外線的凌鏡，必須用石英來做。 光柵則是一片磨的極平的材料，如氧化鋁等均可，在其表面上畫 出許多細細的溝槽，溝槽極細極密，如用於紫外線和可見光，每公分 需畫6000-12000 條，如用於紅外線則每公分需劃600-1000 條，這些 溝使表面成鋸齒形光線照在光柵上會反射回來，鋸齒上反射的光線會 發生干涉作用，因此在某一角度上某特定一波長的光線，因建設性干 涉而加強，但其他則會因破壞性干涉而消失。光柵的干涉作用，可參 考光學書籍即可了解，此處只做原則性的解說。光柵的分解力比凌 鏡較強，不過製造困難所以價格高昂。在使用光柵時，也是轉動光柵 改變入射角，使特定波長自縫隙中逸出。 不論使用凌鏡也好，用光柵也好，都可以連續不斷的轉動，使縫 隙中射出的光線。其波長也能連續的變動，達到掃描的作用。如使用 掃描式的分光裝置，可連續紀錄下不同波長光線，照射試料時的吸收 度，這記錄圖就是該試料的光譜，這樣的儀器就稱為光譜儀。 (3) 、試料槽 試料必須裝在試料槽中進行分析，如試料是固體的話，試料槽就 是一個夾子，將試料夾住插在光度計中的光通通中，測定其對光線的 吸收。如固體試料必須在真空中或高溫中測定其光的吸收度噸叮必須 設計特殊的盒子﹃盒子必須用石英等透明的材料，光線才能射入射 出。如果試料是液體，則必須用透明材料製成的小管來盛放，做這種 試料槽的材料，其本身的吸光率必須是較低的，通常用石英或是矽的 晶體做成，形狀和大小也必須注意。一般的光譜儀均有特定的試料 槽，其吸光度的零點依此校正。所以不同廠牌的光譜儀，其所附的試 料管不能混用。氣體試料所用的試料槽則是一密封的透明容器，有真 空閥可經此抽成真空後，再灌入氣體試料