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分光光度計的基本結構和工作原理
2014-10-17 閱讀(4251)
分光光度計的基本工作原理
分光光度計的基本工作原理是基于物質對光(對光的波長)的吸收具有選擇性，不同的物質都有各自的吸收光帶，所以，當光色散后的光譜通過某一溶液時，其中某些波長的光線就會被溶液吸收。在一定的波長下，溶液中物質的濃度與光能量減弱的程度有一定的比例關系，即符合比爾定律。
T = I/Io lg(Io/I)=εcb
式中，T為透過率，Io為入射光強度，I為透射光強度，A為消光值(吸光度)，ε為吸收系數，b為溶液的光徑長度，c為溶液的濃度。從以上公式可以看出，當入射光、吸收系數和溶液厚度一定時，透光率是根據溶液的濃度而變化的。
分光光度計的基本結構
無論哪一類分光光度計都包括:光源,單色器,吸收池,檢測器和測量儀表，幾個基本部件介紹如下：
1、光源:分光光度計上常用的光源有兩種:鎢絲燈或氫燈,在可見光區,近紫外光區和近紅外光區常用鎢絲燈作為光源;在紫外光區多使用氫弧燈.單色器:把混合光波分解為單—波長光的裝置.在分光光度計中多用作為色散元件.吸收池比色杯,比色皿,比色池)一般由玻璃,石英或熔凝石英制成,用來盛被測的溶液.在低于350nm的紫外光區工作時,必須采用石英池或熔凝石英池. 分光光度計的基本部件
2、吸收池(比色皿)必須與光束方向垂直.此外,每套比色皿的質料,厚度應*相同,以免產生誤差.比色皿上的指紋,油污或壁上的沉積物都會顯著地影響其透光性,因此在使用前務必*清洗.常用光電池,光電管和光電倍增管三種.測量裝置—般常用的紫外光和可見光分光光度計有3種測量裝置,即電流表,記錄器和數字示值讀數單元.現代的儀器常附有自動記錄器,可自動描出吸收曲線.檢測器棱鏡與光柵棱鏡:光波通過棱鏡時,不同波長的光折射率不同;因而能將不同波長的光分開.玻璃對紫外線的吸收力強,故玻璃棱鏡多用于可見光分光光度計.石英棱鏡可在整個紫外光區傳播光,故在紫外光分光光度計中廣為應用.衍射光柵:在石英或玻璃表面上刻劃許多平行線(每英寸約刻15 000—30000條).由于刻線處不透光,通過光的干涉和衍射使較長的光波偏折角度大,較短的光波偏折角度小,因而形成光譜.棱鏡單色器裝置示意圖光源照到棱鏡(或光柵)以前,先要經過一個入射狹縫,再通過平行光鏡使成為平行光束投到棱鏡上.透過棱鏡的光再經另一聚光鏡,在此聚光鏡的焦面內可得一清楚的光譜圖.如在焦線處放—出射狹縫,轉動棱鏡使光譜移動,就可以從出射狹縫射出所需要的單色光.整個裝置稱為"單色器"檢測器---光電池光電池裝在一個特制的匣子里面由3層物質組成的圓形或長方形薄片.*層是一種導電性良好的金屬,這是光電池的負極.中間極薄的一層是半導體硒,第3層是鐵,這是光電池的正極.當光電池受光照射以后,半導體硒的表面逸出電子,這些電子只向負極方向移動,而不向正極移動,因此在上下兩金屬片間產生一個電位差,線路連通時即產生電流。檢測器---光電管光電管光電管是由封裝在真空透明封套里的一個半圓柱型陰極和一個絲陽極組成.陰極的凹畫上有一層光電發射材料,此種物質經光照射可發射電子.當在兩極間加有電位時,發射出來的電子就流向絲陽極而產生光電流.對于相同的輻射強度,它所產生的電流約為光電池所產生電流的1/4.由于光電管具有很高的電阻,所以產生的電流容易放大.檢測器---光電倍增管光電倍增管它比普通的光電管*,它可將*次發射出的電子數目放大到數百萬倍.當電子打在兼性陽極上時,能引起更多的電子自表面射出.這些射出的電子又被第二個兼性陽極所吸引,同樣再產生更多的電子.此過程重復9次后,每個光子可形成106~107個電子.這些電子zui后被收集在陽極上.所得到的倍增電流可進一步加以放大和測量.
3、分光光度法的測量誤差
選擇適宜波長的入射光控制吸光度A的遍數范圍選擇適當的參比溶液儀器測量誤差測量條件選擇
儀器測量誤差由朗伯-比爾定律可知,只有在一定的濃度范圍內,即一定的吸光度范圍同內,由分光光度計測量所引起的測定結果的相對誤差才是較小的;當透光率接近0或1.0時,其相對誤差趨于無限大;一般在百分透光率在10~80%的范圍內(即吸光度在1~0.1),濃度測量相對誤差較小;對于精密度高的儀器.當吸度A=0.7-0.2時(百分透光率約為20-60%,測量誤差約為1%.
測量條件選擇
選擇適宜波長的入射光:由于有色物質對光有選擇性吸收,為了使測定結果有較高的靈敏度,必須選擇溶液zui大吸收波長的入射光.
控制吸光度A的準確的讀數范圍:由朗伯-比耳定律可知,吸光度只有控制在0.2~0.7讀數范圍內時,測量的準確度較高.
選擇參比溶液:參比溶液是用來調節儀器工作零點的.若樣品溶液,試劑,顯色劑無無色可用蒸餾水作參比溶液;反之應采用不加顯色劑的樣品液作參比溶液。
