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紫外光谱分析仪基础知识

紫外,可见光谱法及相关仪器

UV-VISSpectrometryInstrument

紫外,可见光谱法及相关仪器

一(紫外,可见吸收光谱概述

二(紫外,可见分光光度计2

1(紫外,可见分光光度计的主要部件

2(紫外,可见分光光度计的分类

3(紫外,可见分光光度计的各项指标含义

4(紫外,可见分光光度计的校正

三(紫外,可见分光光度计的应用

四(紫外,可见分光光度计的进展

一(紫外,可见吸收光谱概述

利用紫外,可见吸收光谱来进行定量分析由来已久，可追溯到古代，公元60年

古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量，这一古老的方法由于最初是

运用人眼来进行检测，所以又称比色法。到了16、17世纪，相关分析理论开始蓬

勃发展，1852年，比尔(Beer)参考了布给尔(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在

1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的

强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的

朗伯,比尔定律。

1(紫外,可见吸收光谱的形成

吸光光度法也称做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是

指仪器的功能，即仪器进行分光并用光度法测定，这类仪器包括了分光光度计与原

子吸收光谱仪(AAS)。吸光光度法的本质是光的吸收，因此称吸光光度法比较合

理，当然，称分子吸光光度法是最确切的。

紫外,可见吸收光谱是物质中分子吸收200-800nm光谱区内的光而产生的。这

种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级跃迁(原子或分子中

的电子，总是处在某一种运动状态之中。每一种状态都具有一定的能量，属于一定

的能级。这些电子由于各种原因(如受光、热、电的激发)而从一个能级转到另一个

能级，称为跃迁。)当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃

迁到一个能量较高的能级。因此，每一跃迁都对应着吸收一定的能量辐射。具有不

同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。吸光光度法就是基于

这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的，它属于分子吸收光谱。跃

迁所吸收的能量符合波尔条件:

hvEE,,2121

二(紫外,可见分光光度计

1854年，杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人将此理论应用于定量分析

化学领域，并且设计了第一台比色计。到1918年，美国国家标准局制成了第一台

紫外可见分光光度计。此后，紫外,可见分光光度计经不断改进，又出现自动记

录、自动打印、数字显示、微机控制等各种类型的仪器，仪器的灵敏度和准确度也

不断提高，其应用范围也不断扩大。

1(紫外,可见分光光度计的主要部件

全世界的紫外,可见分光光度计生产厂家有上百家，产品型号成千上万，但就

基本结构来说，都是由五个部分组成，即光源、单色器(单色仪)、吸收池、检测器

和信号指示系统。如下图所示:

信号指光源单色器吸收池检测器示系统光源

对光源的基本要求是:应在仪器操作所需的光谱区域内能够发射连续辐射;有足

够的辐射强度和良好的稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。紫外,可

见分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可

见光区。如钨丝灯和卤钨灯;气体放电光掉用于紫外光区，如氢灯和氘灯。

钨灯和碘钨灯可使用的范围在340,2500nm，这类光源的辐射能量与施加的外加

电压有关，在可见光区，辐射的能量与工作电压的4次方成正比。光电流也与灯

丝电压的n次方(nl)成正比。因此必须严格控制灯丝电压，仪器必须备有稳压装

置。

在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯，它们可在160,375nm范围内产生连续光

源。氘灯的灯管内充有氢的同位素氘，它是紫外光区应用最广泛的一种光源，其光

谱分布与氢灯类似，但光强度比相同功率的氢灯要大3,5倍。单色器

单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其主要功能应该是

能够产生光谱纯度高且波长在紫外可见区域内任意可调的单色光。单色器一般由入

射狭缝、准直镜(透镜或凹面反射镜使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出

射狭缝等几部分组成。其核心部分是色教元件，起分光的作用。单色器的性能直接

影响人射光的单色性，从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关