扫描型紫外分光光度计主要构造

扫描型紫外分光光度计：核心构造深度解析

扫描型紫外分光光度计，作为现代实验室、科研机构、质量检测以及工业生产中不可或缺的分析仪器，其核心价值在于、高效地测定物质在特定波长紫外光区域的光谱特性。理解其主要构造，对于操作者和选型者而言，是掌握其性能、优化实验结果的关键。本文将深入剖析这款仪器的几大核心组成部分，并辅以相关数据，旨在为行业同仁提供一份详实的技术参考。

光源系统：能量的起点

光源是分光光度计提供激发能量的根本。扫描型紫外分光光度计通常配置两种光源，以覆盖更宽的紫外-可见光谱范围（一般为190 nm至1100 nm）。

• 氘灯（Deuterium Lamp）： 主要负责产生紫外（UV）区域的光谱。其工作原理是通过在充满氘气（D2）的石英管内施加高压电弧，激发氘原子发光。
  • 典型工作电压： 约200-400 V
  • 光谱范围： 约190 nm - 350 nm
  • 特点： 寿命相对较长，输出稳定性好，但功率输出随波长增加而下降。
  
  
• 钨灯（Tungsten Lamp）或卤钨灯（Halogen Lamp）： 主要负责产生可见光（Vis）区域的光谱。通过加热钨丝使其白炽发光。
  • 典型工作温度： 约2700-3000 K
  • 光谱范围： 约350 nm - 1100 nm
  • 特点： 光谱连续性好，输出能量较高，但稳定性会受温度影响。
  
  

现代高端仪器常采用双光源自动切换技术，以确保在整个扫描范围内获得均匀的能量输出和良好的信噪比。

测光系统：光路的精细雕琢

测光系统是实现光波长选择和光信号检测的核心环节。

单色器（Monochromator）：

单色器是分光光度计的“心脏”，负责将连续光谱的光源分离成单色光，并能在指定波长范围内进行连续扫描。其主要构成包括：

• 入射狭缝（Entrance Slit）： 限制进入单色器的光束宽度，决定了仪器的光谱分辨率。
  • 典型宽度： 0.1 nm - 5.0 nm，可调。
  
  
• 准直镜/凹面反射镜（Collimating/Focusing Mirror）： 将入射光准直到平行光束，然后投射到衍射光栅上，再将衍射后的光汇聚到出射狭缝。
• 衍射光栅（Diffraction Grating）： 是单色器的关键元件，通常是刻划在玻璃或金属表面的精密平行刻痕。光栅根据夫琅禾费衍射原理，将不同波长的光以不同的角度衍射出去。
  • 刻线密度： 常见的有 600 lines/mm、1200 lines/mm、1800 lines/mm 等。
  • 衍射效率： 影响仪器的光通量和灵敏度。
  
  
• 出射狭缝（Exit Slit）： 选择特定波长范围的单色光进入检测器，其宽度直接决定了仪器的“带宽”（Bandwidth）或“光谱带宽”（Spectral Bandwidth）。
  • 典型带宽： 0.5 nm - 2.0 nm，可调。
  
  

扫描过程中，通过旋转衍射光栅或改变狭缝位置，实现对出射单色光波长的连续变化。

检测器（Detector）：

检测器负责接收经过样品吸收后剩余的光信号，并将其转化为电信号。

• 光电倍增管（Photomultiplier Tube, PMT）： 对低光强信号具有极高的灵敏度，常用于检测紫外区域的微弱信号。
• 硅光电二极管（Silicon Photodiode）： 适用于可见光和近红外区域，响应速度快，动态范围广。
• 光电二极管阵列（Photodiode Array, PDA）： 一次性接收不同波长的光信号，实现快速扫描，通常用于二极管阵列分光光度计。

参比通道（Reference Channel）与样品通道（Sample Channel）：

扫描型分光光度计根据其设计，可分为单光束和双光束。

• 单光束： 光路简单，扫描速度快，但容易受光源波动和漂移影响，需要频繁进行“零点”和“100%透光度”校准。
• 双光束： 光路设计中，光束被分成两路：一路通过参比（如空白溶剂），另一路通过样品。然后交替或同时检测两路光信号，通过比较来消除光源波动和漂移的影响，提高测量精度和稳定性。
  • 典型波长扫描速度： 50 nm/min - 2000 nm/min (可调)
  
  

信号处理与数据输出

经过检测器转化的电信号，会经过放大、数字化处理，终通过内置的微处理器进行计算，得出吸光度（Absorbance）或透光度（Transmittance）等数据。这些数据可直接显示在屏幕上，或通过各种接口（如USB、LAN）传输到电脑进行进一步的数据分析和图谱处理。

理解这些核心构造，将有助于我们更深入地认识扫描型紫外分光光度计的工作原理，并在实际应用中做出更明智的选择和操作。