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紫外可见分光光度计的基本结构
广州市默菲仪器有限公司 / 2014-08-24

      紫外可见分光光度计的型号繁多,但它们的基本结构都相似,都是由光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示系统五个部分组成,其组成框图如下图1所示。

紫外可见分光光度计的工作原理是由光源发出连续辐射光,经单色器按波长大小色散为单色光,单色光照射到吸收池,一部分被样品溶液吸收,未被吸收的光经检测器的光电管将光强度变化转变为电信号变化,并经信号显示系统调制放大后,显示或打印出吸光度A(或透射比T),完成测定。

一、光源

光源是提供符合要求的入射光的装置,紫外可见分光光度计可见光区常用的光源为钨灯,紫外光区常用的光源为氢灯或氘灯。

1.1 钨灯

钨灯是最常用的可见光光源,它可发射的波长为325~2500nm的连续光谱,其中最适宜的使用波长范围为320~1000nm,因此,也可用做近红外光源。电能将钨灯加热到白炽时,发出的光强度在各波段的分布随灯丝温度而变化。灯丝的温度取决于电源电压。电源电压的微小波动都会引起钨光强度的很大变化。因此必须使用稳压电源供电,钨灯工作电压为12V,也可以使用12V的直流电源供电。钨灯的寿命一般可达10000小时以上。

目前很多光度计采用卤钨灯代替钨灯,如7230型、754型分光光度计等。卤钨灯具有较高的发光效率和较长的使用寿命。

1.2 氘灯

氘灯是最常用的紫外光光源。它发出的光的波长范围为190~400nm,使用波长范围一般为190~360nm,为保证发光强度的稳定,也要使用稳压电源供电。氘灯的使用寿命:国产的一般为500~800小时,进口的一般为1000小时,少数的能达到2000小时。

近年来,具有高强度和高单色性的激光已被开发用做紫外光源。已商品化的激光光源有氩离子激光器和可调谐染料激光器。

二、单色器

单色器是将光源发出的连续光谱分解成单色光,并能准确方便地取出所需要的某一波长的光的光学装置,它是光度计的心脏。单色器主要由狭缝、色散元件和透镜系统组成。其中色散元件是单色器的主要部件。最常用的色散元件是棱镜、光栅,或者是两者的组合。

2.1 棱镜单色器

棱镜单色器是利用不同波长的光在棱镜内折射率不同将复合光色散为单色光,这种现象称为棱镜的色散作用。常用的棱镜由玻璃或石英制成。可见光范围常采用玻璃棱镜,其色散力强,价格低廉,但是玻璃吸收紫外光,所以不宜用于紫外光区。紫外光范围常用石英作为材料,石英棱镜的工作波长范围为185~4000nm,在紫外光区有较好的分辨力,而且也适用于可见光区和近红外光区。棱镜单色器的特点是波长越短,色散程度越好。越趋向长波,色散程度越差,所以,单色器用棱镜的分光光度计,其波长刻度在紫外光区可达到0.2nm,而在长波段,只能达到5nm

2.2 光栅单色器

光栅实现上就是一系列等宽、等距离的平行狭缝,它是利用光的衍射与干涉作用制成的。光栅作为色散元件具有不少独特的优点,光栅单色器的分辨率比棱镜单色器的分辨率高,可精确到0.2nm,而且可用的波长范围也比棱镜单色器的范围宽。所以,目前生产的紫外可见分光光度计大多采用光栅作为色散元件。

三、吸收池

吸收池是用于盛装待测液并决定待测溶液透光液层厚度的器皿,又称比色皿。吸收池一般为长方体,也有圆形或其它形状的。其底及两侧为毛玻璃,另两面为光学透光面。根据光学透光面的材质,吸收池又可分为玻璃吸收池和石英吸收池两种。玻璃吸收池用于可见光区测定,石英吸收池用于紫外光区的测定。吸收池的规格以光程为标志。常用的吸收池规格有0.5cm1.0cm2.0cm3.0cm5.0cm等。

四、检测器

检测器是将光信号转变为电信号的装置。测量吸光度时,并非直接测量透过吸收池的光强度,而是将光强度转换成电流进行测量,这种光电转换器件称为检测器,又叫接受器。常用的检测器有光电池、光电管、光电倍增管及光电二极管阵列检测器等。光电池价格便宜,但长时间曝光,会使灵敏度降低。光电管的灵敏度比光电池高;光电倍增管不仅灵敏度比普通光电管高,而且响应速度快,目前中、高档分光光度计中一般采用它作为检测器。光电二极管阵列检测器是紫外可见分光光度计检测的一个重要进展,代表了最新的发展水平。

五、信号显示系统

信号显示器是将检测器输出的信号放大,并显示出来的装置。旧型号的分光光度计多采用检流计、微安表作显示装置,直接读出吸光度或透光率。新型分光光度计则多采用数字电压表等显示,并用记录仪直接绘制出吸收(或透射)曲线,并配有计算机数据处理器等。

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