紫外光谱分析仪基础知识
紫外,可见光谱法及相关仪器
UV-VIS Spectrometry&Instrument
紫外,可见光谱法及相关仪器
（紫外,可见吸收光谱概述
二（紫外,可见分光光度计2
1（紫外,可见分光光度计的主要部件
2（紫外,可见分光光度计的分类
3（紫外,可见分光光度计的各项指标含义
4（紫外,可见分光光度计的校正
检测器
检测器的功能是检测光信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置， 常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。它们通过光电效应将照射到检测 器上的光信号转变成电信号。对检测器的要求是:在测定的光谱范围内具有高的灵 敏度;对辐射能量的响应时间短，线性关系好;对不同彼长的辐射响应均相同，且可 靠;噪音低，稳定性好等。
够的辐射强度和良好的稳定性,而且辐射能量随波长的变化应尽可能小。紫外,可 见分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可 见光区。如钨丝灯和卤钨灯;气体放电光掉用于紫外光区，如氢灯和氘灯。
钨灯和碘钨灯可使用的范围在340,250Onm,这类光源的辐射能量与施加的外加 电压有关,在可见光区,辐射的能量与工作电压的4次方成正比。光电流也与灯 丝电压的n次方(n>1)成正比。因此必须严格控制灯丝电压，仪器必须备有稳压装 置。
1（紫外,可见分光光度计的主要部件
全世界的紫外,可见分光光度计生产厂家有上百家，产品型号成千上万，但就 基本结构来说，都是由五个部分组成，即光源、单色器（单色仪）、吸收池、检测器 和信号指示系统。如下图所示:
信号指 光源 单色器 吸收池 检测器 示系统 光源
对光源的基本要求是:应在仪器操作所需的光谱区域内能够发射连续辐射;有足
光栅是利用光的衍射与干涉原理制成的。它可用于紫外、可见及近红外光域, 而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。它具有色散波长范围
宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而 产生干扰。
入射、出射狭缝，透镜及准直镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要 作用。狭缝的大小直接影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。
三（紫外,可见分光光度计的应用
四（紫外,可见分光光度计的进展
（紫外,可见吸收光谱概述
利用紫外,可见吸收光谱来进行定量分析由来已久，可追溯到古代，公元60年 古希腊已经知道利用五味子浸液来估计醋中铁的含量，这一古老的方法由于最初是 运用人眼来进行检测，所以又称比色法。到了16、17世纪，相关分析理论开始蓬勃发展，1852年，比尔（Beer）参考了布给尔（Bouguer）1729年和朗伯（Lambert）在
能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅。棱镜常用的材料有玻璃和石英两 种。它们的色散原理是依据不同波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的 光分开。由于玻璃可吸收紫外光,所以玻璃棱镜只能用于350,3200nm的
波长范围,即只能用于可见光区域内。石英棱镜适用的波长范围较宽,可从
185,4000nm即可用于紫外、可见、近红外三个光域。
能级，称为跃迁。）当这些电子吸收了外来辐射的能量就从一个能量较低的能级跃
迁到一个能量较高的能级。因此，每一跃迁都对应着吸收一定的能量辐射。具有不 同分子结构的各种物质，有对电磁辐射显示选择吸收的特性。吸光光度法就是基于 这种物质对电磁辐射的选择性吸收的特性而建立起来的，它属于分子吸收光谱。跃 迁所吸收的能量符合波尔条件:
子吸收光谱仪（AAS）。吸光光度法的本质是光的吸收，因此称吸光光度法比较合 理，当然，称分子吸光光度法是最确切的。
紫外,可见吸收光谱是物质中分子吸收200-80Onm光谱区内的光而产生的。这 种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级跃迁（原子或分子中
的电子，总是处在某一种运动状态之中。每一种状态都具有一定的能量，属于一定 的能级。这些电子由于各种原因（如受光、热、电的激发）而从一个能级转到另一个
吸收池用于盛放分析试样，一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光 区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的反射损失，吸收池的光 学面必须完全垂直于光束方向(在高精度的分析测定中(紫外区尤其重要),吸收池要 挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析 结果都有影响。
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（紫cq）和奈斯勒（Nessler）等人将此理论应用于定量分析
化学领域，并且设计了第一台比色计。到1 91 8年，美国国家标准局制成了第一台
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，仪器的灵敏度和准确度也 不断提高，其应用范围也不断扩大。
硒光电池对光的敏感范围为300,800nm，其中又以500,600nm最为灵敏。这 种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易出现疲 劳效应而只能用于低档的分光光度计中。
1760年所发表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液层厚度相等时，颜色的
强度与呈色溶液的浓度成比例，从而奠定了分光光度法的理论基础，这就是著名的 朗伯,比尔定律。
1（紫外,可见吸收光谱的形成
吸光光度法也称做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是 指仪器的功能，即仪器进行分光并用光度法测定，这类仪器包括了分光光度计与原
在近紫外区测定时常用氢灯和氘灯,它们可在160,375nm范围内产生连续光 源。氘灯的灯管内充有氢的同位素氘,它是紫外光区应用最广泛的一种光源,其光 谱分布与氢灯类似,但光强度比相同功率的氢灯要大3,5倍。 单色器
单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置,其主要功能应该是 能够产生光谱纯度高且波长在紫外可见区域内任意可调的单色光。单色器一般由入 射狭缝、准直镜(透镜或凹面反射镜使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出 射狭缝等几部分组成。其核心部分是色教元件,起分光的作用。单色器的性能直接 影响人射光的单色性,从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系 等。