721

第三节紫外—可见分光光度计目前，国际上使用的紫外—可见分光光度计可分为单光束、双光束、双波长三种类型：一、单光束分类光光度计二、双光束分光光度计三、双波长分光光度计浙江师范大学仪器分析一单光束分光光度计(一)72型分光光度计1.仪器的结构:72型分光光度计由独立的三部分组成：①磁饱和稳压器；②单色器联灯室；③高灵敏度悬镜式光点反射检流计。可由下述简单的结构框图表示紫外—可见分光光度计的结构：光源单色器样品池检测器浙江师范大学仪器分析2.各部件的作用（1）光源a.在所需的光谱区域内，能发射连续的具有足够强度的光。对光源的要求b.其能量随波长变化尽可能小。c.使用寿命长。在可见及近红外区，常用日光或钨丝灯泡作光源，钨灯使用的波长范围为320nm—2500nm。（2）单色器单色器是能从光源射出的复合光中分离出单色光的装置，在72分光光度中使用玻璃棱镜作分光元件，故其适用波长范围为420—700nm。浙江师范大学仪器分析由于不同波长的光通过棱镜后具有不同的偏向角θ，故可使混合光变成不同波长的平行光在屏幕上得到不同的聚焦点，若以出射狭缝代替屏幕，则可通过调节狭缝的宽度与位置，让不同波长的光通过样品池。ƒ1l1Al2S2S1λ1λ1λ2QBCƒ2λ2Sλ1λ2狭缝准直透镜棱镜物镜出射狭缝光源浙江师范大学仪器分析（3）吸收池（样品池）石英样品槽（可见亦可用玻璃），常用1cm、2cm、5cm，在光路方向上的表面是非常光洁的，不可用手摸。（4）检测器把透过吸收池后的透射光强度转换成电讯号的装置a.在测定的光谱范围内具有高灵敏度要求b.对光强呈线性响应c.响应速度快d.稳定性高，“噪音”小。浙江师范大学仪器分析a.硒光电池硒光电池由三层物质组成，表面是导电性能良好且透明的金属薄膜（Au、Ag、Pt、Cd），中层是具有光电效应的半导体硒，昀底层是铁或铝片，当一定强度的光照射到光电池上，有电子从硒表面逸出，由于硒的半导体性质，电子移向金属薄膜使它带负电，成为光电池的负极，而使Fe带正电，成为光电池的正极，若把其正、负极联接起来并接一检流计，就可以测出产生的光电流，若照射的光强不是特别强，而且光电池的外电路电阻较小，光电流与光强成正比。浙江师范大学仪器分析检流计Au,AgSeFe.Al+eeeIλ（nm）S（信号）300500900硒光电池人眼700－浙江师范大学仪器分析硒光电池具有较高的灵敏度，是否硒光电池在整个波长范围的光均有响应？那不是，就象人眼只能看出400—700nm波段的光一样，硒光电池只对300—800nm波段的光具有响应，但500—600昀灵敏，和人眼的极大位置相同。b.检流计72型检流计采用悬镜式光点反射检流计，在检流计标尺上有二种刻度—吸光度A，透光率T（%）AT(%)0.30.11.00204060801000∞浙江师范大学仪器分析八十年代中后期721型分光光度计代替了72型分光光度计，721—三部分集中，其适用的波长范围为380—800nm。由于721型分光光度计利用了光电培管作检测器，灵敏度比72型稍高，现已由722、724型代替。浙江师范大学仪器分析(二)、751型分光光度计1、仪器结构751型分光光度计是我国常用的一种国产紫外—可见分光光度计，它的结构和原理与72型分光光度计完全一样，无非是使用了不同的单色器、检测器和光源使其适用波长范围为200—1000nm可用于紫外，可见，近红外光区测定2、各部件的作用（1）光源常用钨灯和氢灯，钨灯：320—1000nm，氢灯：200—320nm，若用氘灯代替氢灯，使发射强度增大4—5倍，使测定的灵敏度更高。浙江师范大学仪器分析（2）单色器——Littrow（利特罗棱镜）751以石英直角棱镜代替72中的玻璃棱镜，其背面镀上一层金属Al，可以使光线反射，由于不同波长的光具有不同的折射率，可产生二次色散，故使用了石英Littrow棱镜使751的分辨率比72高。（3）检测器751型用光电管作检测器，光电管是一个以金属半园桶为阴极和金属Ni作阳极组成的二极管，管内抽真空，称真空光电管;管内充入一定惰性气体，称充气光电管。浙江师范大学仪器分析金属半园桶内壁镀有不同材料组成的光敏层，当光线照射到阴极上时，即产生电子，电子被加在二极间的电压E加速，并被阳极接收，产生光电流在采样电阻R上产生iR压降，经直流放大器放大，然后经测量，由于硒光电池的易疲劳，故稳定性差，另外，硒光电池的内阻很小，不能用直流放大器放大，故其灵敏度低些。Ni（阳极）阴极RE检流计浙江师范大学仪器分析阴极材料不同，适用波长范围亦不同。751主要用锑、铯（Sb-Cs）阴极和银、氧、铯（Ag-O-Cs）阴极，波长范围分别为：200—625nm,625—1000nm72（721、722、724）、751型属单光束分光光度计，虽然构造相对比较简单，操作方便，但它们要求光源和检测器具有高度的稳定性，而通常情况，这样的光源和检测器是很难找到的，故发展起来了双光束、双单色器双光束及双波长分光光度计。浙江师范大学仪器分析二、双光束分光光度计光源发出的光通过单色器后，由一机械切光器（半反射半透射旋转镜M1）让其交替照射空白溶液和样品溶液，然后用另一切光器M4（与M1同步）在不同时间内交替由同一检测器检测，并把来自两个光束的信号加以比较获得吸光度读数，这种用切光器把单色光分成“二束光”的测量方式称“时间式”测量系统，属单道双光束装置，由于样品和空白的对比是同时或几乎同时进行的，由光源和检测器的不稳定产生的误差可基本消除。另外，还可用“半反射镜”同时把单色光分成强度相同的两束光，然后让两个完全相同的检测器检测空白和样品，这种检测方式称“空间式”测量系统，属双道双光束装置。浙江师范大学仪器分析时间式：空间式：光源单色器空白检测器1样品检测器2半反射镜M1光源单色器空白检测器样品切光器M1切光器M4M3M2M2浙江师范大学仪器分析属双光束的仪器有：国产710、730型，日立220系列，岛津—210，英国UNICAMSP—700等。三、双波长分光光度计单光束、双光束分光光度计就测量波长而言都是单波长的，它们让相同波长的光分别通过空白和样品，获得：△A=A样–A空而双波长分光光度计，是让二束具有不同波长的光λ1、λ2交替照射同一溶液，这样获两波长处的吸光度Aλ1、Aλ2，则:△A=Aλ1-Aλ2用双波长分光光度计测量时，二束不同波长的光通过同一吸收池，可消除因吸收池的不同，位置的不同，污垢及制备参比溶液所引入的误差，使测定的准确度提高；另外，它是利用同一光源的二束单色光，故光源的不稳定对测定的影响较小，可以获得高灵敏度，低噪音信号，结构如下:光源单色器1单色器2样品池检测器切光器浙江师范大学仪器分析目前，还生产一种双光束/双波长分光光度计，视需要分别作双光束或双波长分光光度计。双波长：双光束：单色器1单色器2光闸样品池检测器切光器光源单色器1单色器2光闸样品光源检测器切光器参比浙江师范大学仪器分析双波长分光光度分析法的优点：a.不需参比溶液，只需待测溶液。b.可用于高浓度组分的测定。c.能用于普通分光光度法无法测定的浑浊溶液的测定。d.对双组分或多组分测定不需解多元方程，提高了测定的准确度