什么是分光光度計(jì)及原理

2024/11/16 14:38:05

分光光度計(jì)是一種能夠?qū)⒐夥殖筛鞣N波長(zhǎng)，用分光光照射樣品，并測(cè)量穿過(guò)樣品并反射的光的波長(zhǎng)和量的裝置。

分光光度計(jì)是用途廣泛的分析儀器，廣泛應(yīng)用于研發(fā)、質(zhì)量控制和化學(xué)分析等領(lǐng)域。典型的儀器包括真空紫外分光光度計(jì)（VUV）、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-Vis）和紅外分光光度計(jì)（IR），它們各自使用不同波長(zhǎng)范圍的光來(lái)產(chǎn)生不同的結(jié)果。

分光光度計(jì)原理
分光光度計(jì)可以檢測(cè)樣品透射或反射的光并獲得相應(yīng)的光譜。通過(guò)分析這些光譜，可以獲得有關(guān)樣品的各種信息。例如，可以根據(jù)峰值強(qiáng)度對(duì)樣品進(jìn)行定量分析，根據(jù)光譜波形進(jìn)行定性分析，以及對(duì)電子狀態(tài)、分子結(jié)構(gòu)和材料特性進(jìn)行評(píng)估。

設(shè)備主要由光源、光譜部分、樣品部分、檢測(cè)器等組成。光源是發(fā)出分析光的部分，主要使用兩種：用于紫外區(qū)的氘放電管和用于可見(jiàn)光和近紅外區(qū)的鎢絲燈。
光譜儀的作用是從光源發(fā)出的光中選擇特定波長(zhǎng)的光，有濾光片型、棱鏡型、衍射光柵型等。樣品部分包含裝有待測(cè)樣品的池，主要使用玻璃或石英制成的池。

檢測(cè)器將從樣品傳輸?shù)墓廪D(zhuǎn)換成電信號(hào)。有光半導(dǎo)體（光電管）、光電倍增管（光電倍增管）等多種類(lèi)型。

分光光度計(jì)的類(lèi)型
分光光度計(jì)是一種可以用光照射樣品并測(cè)量透射光和反射光的波長(zhǎng)和吸收量的裝置。根據(jù)其發(fā)出的光，有多種類(lèi)型的設(shè)備。本文概述了三種分光光度計(jì)：真空紫外分光光度計(jì)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)和紅外分光光度計(jì)。

1.真空紫外分光光度計(jì)（VUV）
該裝置使用真空紫外區(qū)（200 nm以下）的光作為光源，檢查物質(zhì)透射和反射的光。真空紫外區(qū)的光被氧和氮分子吸收，因此必須在真空中測(cè)量。用于評(píng)估材料特性。

2.紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-Vis）
該裝置采用紫外光（200-380nm）或可見(jiàn)光（380-780nm）作為光源，可以檢查材料透射和反射的光。可以對(duì)樣品中的成分進(jìn)行定性和定量分析。

3、紅外分光光度計(jì)（IR）
這是一種利用紅外光作為光源來(lái)檢查物質(zhì)透過(guò)和反射的光的裝置。近紅外分光光度計(jì)使用近紅外線(xiàn)（780-2500nm），紅外分光光度計(jì)使用中紅外線(xiàn)（2500-25000nm））有兩種類(lèi)型的分光光度計(jì)。您可以估計(jì)分子鍵和官能團(tuán)，并對(duì)成分進(jìn)行定量分析。

此外，特殊的分光光度計(jì)還包括檢測(cè)樣品散射的拉曼散射光以識(shí)別分子結(jié)構(gòu)并評(píng)價(jià)材料的物理性質(zhì)的拉曼光譜儀，以及以非色散方式同時(shí)檢測(cè)所有波長(zhǎng)的光的干涉儀。傅里葉變換紅外光譜 (FT-IR)，可檢測(cè)波長(zhǎng)并通過(guò)執(zhí)行傅里葉變換計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)分量。

1、單光束和雙光束
分光光度計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)用途的不同而有很大差異。我們將以單光束法和雙光束法為例進(jìn)行說(shuō)明。

單光束（單光束）法是指用光譜儀分離的單色光（單一波長(zhǎng)的光）照射樣品，并由檢測(cè)器檢測(cè)反射或透射光的一類(lèi)光學(xué)系統(tǒng)。由于光學(xué)系統(tǒng)配置非常簡(jiǎn)單，因此可以以相對(duì)較低的價(jià)格獲得。然而，它也是一種光學(xué)系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，由于光源波動(dòng)和器件自熱引起的漂移，很容易產(chǎn)生誤差，而且雖然簡(jiǎn)單，但不適合需要高精度的測(cè)量。導(dǎo)致大量的測(cè)量誤差。

雙束（doublebeam）方法改善了這些缺點(diǎn)。在雙光束法中，使用半反射鏡等將分光計(jì)分離的光分成樣品光和參考光。樣品光照射在樣品上，反射光和透射光被檢測(cè)器檢測(cè)到，與單光束法類(lèi)似。一根參考光束用于校正由設(shè)備引起的漂移。

參考光和樣本光都含有設(shè)備引起的誤差，因此通過(guò)處理從參考光獲得的信號(hào)和從樣本光獲得的信號(hào)來(lái)消除影響。

2、分光光度計(jì)日常維護(hù)指南
測(cè)量?jī)x器的問(wèn)題是保持和保證其準(zhǔn)確性。分光光度計(jì)也不例外。一旦發(fā)生故障再采取措施就來(lái)不及了，因此日常檢查必不可少。

作為指導(dǎo)，我們將介紹分光光度計(jì)的一些重要指標(biāo)。每天管理該指數(shù)可以盡早發(fā)現(xiàn)異常情況。

波長(zhǎng)精度
是指設(shè)備檢測(cè)到的波長(zhǎng)與光源波長(zhǎng)之間的誤差。光源或檢測(cè)器的準(zhǔn)確性可以通過(guò)每天進(jìn)行檢查來(lái)檢查。

波長(zhǎng)重復(fù)性
是指重復(fù)測(cè)量同一波長(zhǎng)時(shí)波長(zhǎng)的變化。使用方差、標(biāo)準(zhǔn)差和平均值來(lái)管理誤差。

分辨率
評(píng)估測(cè)量單色光時(shí)的帶寬。帶寬有多種定義，但這里我們將使用 FWHM 來(lái)管理它。

雜散光是
指從設(shè)備獲得的目標(biāo)波長(zhǎng)以外的光。如果不定義雜散光，所獲得的光譜的準(zhǔn)確性將變得不清楚。

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