紫外可见分光光度计的原理、结构及应用

　　紫外可见分光光度计从问世以来，无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域，还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理部门，都有广泛而重要的应用。

紫外可见分光光度计简介

　　分光光度计是杜包斯克和奈斯勒等人在1854年将朗伯比尔定律应用于定量分析化学领域，并且设计了diyi台比色计。

　　1918年，美国国家标准局制成了diyi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，使分光光度法的灵敏度和准确度也不断提高，应用范围不断扩大。

紫外可见分光光度计的原理

　　紫外可见分光光度计是根据物质分子对波长为200~760nm的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析仪器。操作简单、准确度高、重现性好。波长长的光线能量小，波长短的光线能量大。

　　紫外可见分光光度计测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。

紫外可见分光光度计的结构

　　紫外可见分光光度计是用于测量和记录待测物质对紫光、可见光的吸光度及紫外可见吸收光谱，进行定性、定量以及结构分析的仪器。其基本结构主要有五个部分：光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。

　　1、光源：

　　紫外可见分光光度计光源是提供入射光的装置。要求在所需的光谱范围内，发射连续的具有足够强度和稳定的紫外光或可见光，并且辐射强度随波长的变化尽可能小，使用寿命长。在可见光区常用的光源为钨灯，可用的波长范围为350-1000nm。在紫外光区常用的光源为氢灯或灯，它们发射的连续波长范围为180-360nm。其中氖灯的辐射强度大稳定性好，寿命也长。

　　2、单色器：

　　紫外可见分光光度计单色器是将光源辐射的复合光分成单色光的光学装置。单色器一般由狭缝、色散元件及透镜系统组成。常用的色散元件是棱镜和光栅。

　　3、吸收池：

　　紫外可见分光光度计吸收池用于盛装试液的装置。吸收池板料必须能够透过所测光谱范围的光，一般可见光区使用玻璃吸收池，紫外光区使用石英吸收池。

　　4、检测器：

　　紫外可见分光光度计检测器是将光信号转变成电信号的装置。要求灵敏度高、响应时间短、噪声水平低且有良好的稳定性。常用的检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管和光电二极管阵列检测器。

　　硒光电池构造简单，价格便宜，但长期曝光易疲劳，灵敏度也不高;光电管灵敏度比硒光电他高，它能将所产生的光电流放大，可用来测量很弱的光;光电倍增管比普通光电管更灵敏，是目前高中档分光光度计中常用的一种检测器;而光电二极管阵列检测器是紫外可见分光检测器的一个重要进展。这类检测器用光电二极管阵列作检测元件，阵列由数百个光电二极管组成，各自测量一窄段即几十微米的光谱。通过单色器的光含有全部的吸收信息，在阵列上同时被检测，并用电子学方法及计赘机技术对二极管阵列快速扫描采集数据，由于扫描速率非常快，可以得到三维(A，r，t)光谱图。

　　5、显示器：

　　紫外可见分光光度计显示器是将检测器输出的信号放大并显示出来的装置。常用的装置有表头指示、数字指示和计算机指示等。

紫外可见分光光度计应用范围

　　紫外可见分光光度计主要应用范围有：定量分析、定性和结构分析、反应动力学研究、研究溶液平衡等。

　　定量分析：广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的测定。

　　定性和结构分析：紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互变异构、几何异构现象等。

　　反应动力学研究：研究反应物浓度随时间而变化的函数关系，测定反应速度和反应级数，探讨反应机理。

　　研究溶液平衡：如测定络合物的组成、稳定常数、酸碱离解常数等。