【科普】紫外可見分光光度計的基本結(jié)構(gòu)

　　紫外可見分光光度計的型號繁多，但它們的基本結(jié)構(gòu)都相似，都是由光源、單色器、吸收池、檢測器和信號顯示系統(tǒng)五個部分組成。

　　紫外可見分光光度計的工作原理是由光源發(fā)出連續(xù)輻射光，經(jīng)單色器按波長大小色散為單色光，單色光照射到吸收池，一部分被樣品溶液吸收，未被吸收的光經(jīng)檢測器的光電管將光強度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栕兓⒔?jīng)信號顯示系統(tǒng)調(diào)制放大后，顯示或打印出吸光度A（或透射比T），完成測定。

　　一、光源

　　光源是提供符合要求的入射光的裝置，紫外可見分光光度計可見光區(qū)常用的光源為鎢燈，紫外光區(qū)常用的光源為氫燈或氘燈。

　　1.1．鎢燈是常用的可見光光源，它可發(fā)射的波長為325~2500nm的連續(xù)光譜，其中最適宜的使用波長范圍為320~1000nm，因此，也可用做近紅外光源。電能將鎢燈加熱到白熾時，發(fā)出的光強度在各波段的分布隨燈絲溫度而變化。燈絲的溫度取決于電源電壓。電源電壓的微小波動都會引起鎢光強度的很大變化。因此必須使用穩(wěn)壓電源供電，鎢燈工作電壓為12V，也可以使用12V的直流電源供電。鎢燈的壽命一般可達10000小時以上。

　　目前很多光度計采用鹵鎢燈代替鎢燈，如7230型、754型分光光度計等。鹵鎢燈具有較高的發(fā)光效率和較長的使用壽命。

　　1.2．氘燈是常用的紫外光光源。它發(fā)出的光的波長范圍為190~400nm，使用波長范圍一般為190~360nm，為保證發(fā)光強度的穩(wěn)定，也要使用穩(wěn)壓電源供電。氘燈的使用壽命：國產(chǎn)的一般為500~800小時，進口的一般為1000小時，少數(shù)的能達到2000小時。

　　近年來，具有高強度和高單色性的激光已被開發(fā)用做紫外光源。已商品化的激光光源有氬離子激光器和可調(diào)諧染料激光器。

　　二、單色器是將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解成單色光，并能準確方便地“取出”所需要的某一波長的光的光學裝置，它是光度計的心臟。單色器主要由狹縫、色散元件和透鏡系統(tǒng)組成。其中色散元件是單色器的主要部件。常用的色散元件是棱鏡、光柵，或者是兩者的組合。

　　2.1．棱鏡單色器是利用不同波長的光在棱鏡內(nèi)折射率不同將復(fù)合光色散為單色光，這種現(xiàn)象稱為棱鏡的色散作用。常用的棱鏡由玻璃或石英制成。可見光范圍常采用玻璃棱鏡，其色散力強，價格低廉，但是玻璃吸收紫外光，所以不宜用于紫外光區(qū)。紫外光范圍常用石英作為材料，石英棱鏡的工作波長范圍為185~4000nm，在紫外光區(qū)有較好的分辨力，而且也適用于可見光區(qū)和近紅外光區(qū)。棱鏡單色器的特點是波長越短，色散程度越好。越趨向長波，色散程度越差，所以，單色器用棱鏡的分光光度計，其波長刻度在紫外光區(qū)可達到0.2nm，而在長波段，只能達到5nm。

　　2.2．光柵單色器光柵實現(xiàn)上就是一系列等寬、等距離的平行狹縫，它是利用光的衍射與干涉作用制成的。光柵作為色散元件具有不少*的優(yōu)點，光柵單色器的分辨率比棱鏡單色器的分辨率高，可精確到0.2nm，而且可用的波長范圍也比棱鏡單色器的范圍寬。所以，目前生產(chǎn)的紫外可見分光光度計大多采用光柵作為色散元件。

　　三、吸收池是用于盛裝待測液并決定待測溶液透光液層厚度的器皿，又稱比色皿。吸收池一般為長方體，也有圓形或其它形狀的。其底及兩側(cè)為毛玻璃，另兩面為光學透光面。根據(jù)光學透光面的材質(zhì)，吸收池又可分為玻璃吸收池和石英吸收池兩種。玻璃吸收池用于可見光區(qū)測定，石英吸收池用于紫外光區(qū)的測定。吸收池的規(guī)格以光程為標志。常用的吸收池規(guī)格有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等。

　　四、檢測器是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。測量吸光度時，并非直接測量透過吸收池的光強度，而是將光強度轉(zhuǎn)換成電流進行測量，這種光電轉(zhuǎn)換器件稱為檢測器，又叫接受器。常用的檢測器有光電池、光電管、光電倍增管及光電二極管陣列檢測器等。光電池價格便宜，但長時間曝光，會使靈敏度降低。光電管的靈敏度比光電池高；光電倍增管不僅靈敏度比普通光電管高，而且響應(yīng)速度快，目前中、高檔分光光度計中一般采用它作為檢測器。光電二極管陣列檢測器是紫外可見分光光度計檢測的一個重要進展，代表了最新的發(fā)展水平。

　　五、信號顯示系統(tǒng)是將檢測器輸出的信號放大，并顯示出來的裝置。舊型號的分光光度計多采用檢流計、微安表作顯示裝置，直接讀出吸光度或透光率。新型分光光度計則多采用數(shù)字電壓表等顯示，并用記錄儀直接繪制出吸收（或透射）曲線，并配有計算機數(shù)據(jù)處理器等。