分光光度計將一束復(fù)合光通過分光系統(tǒng) ,將其分成一系列波長的單色光 ,任意選取某一波長的光 ,根據(jù)被測物質(zhì)對光的吸收強弱進行物質(zhì)的測定分析 ,這種方法稱為分光光度法, 分光光度法所使用的儀器稱為分光光度計。各種型號的分光光度計的基本結(jié)構(gòu)都相同,由如下五部分組成:光源(鎢燈、鹵鎢燈、氫弧燈、氘燈、汞燈、氙燈、激光光源); 單色器 (濾光片、棱鏡、光柵、全息柵 ); 樣品吸收池 ; 檢測系統(tǒng) (光電池、光電管、光電信增管 ); 信號指示系統(tǒng)(檢流計、微安表、數(shù)字電壓表、示波器、微處理機顯像管 )。
(1)光源
鎢燈和鹵鎢燈發(fā)射 (3202000)nm連續(xù)光譜 ,適宜工作范圍為(3601000)nm,穩(wěn)定性好 ,用作可見光分光光度計的光源。氫燈和氘燈能發(fā)射 (150400)nm的紫外結(jié), 可用作紫外光區(qū)分光光度計的光源。紅外線光源則由納恩斯特 (Nernst)棒產(chǎn)生, 此棒由 ZrO2:Y2O3 =17:3 (Zr為鋯, Y為釔 )或 Y2O3, GeO2(Ge為鈰)及 ThO2(Th為釷 )之混合物制成 。汞燈發(fā)射的不是連續(xù)光譜, 能量**大部分集中在 253.6nm波長外, 一般作波長校正用。鎢燈在出現(xiàn)燈管發(fā)黑時應(yīng)及時更換 , 如換用的燈型號不同, 還需要調(diào)節(jié)燈座的位置的焦距 。氫粘及氘燈的燈管或窗口是石英的 ,且有固定的發(fā)射方向,安裝時仔細校正,接觸燈管時應(yīng)戴手套以防留下污跡。
(2)單色器
在基本構(gòu)件中,單色器是儀器重要部件。其作用是將來自光源的混合光分解為單色光,并提供所需波長的光。
單色器是由入口與出口狹縫色散元件和準直鏡等組成其中色散元件是重要元件 ,主要有棱鏡和光柵兩類。
棱鏡單色器：棱鏡是分光的主要元件之一, 一般是三角柱體。由于其構(gòu)成材料不同, 透光范圍也就不同, 比如, 用玻璃棱鏡可得到可見光譜,用石英棱鏡可得到可見及紫外光譜 ,用溴化鉀(或氯化鈉)棱鏡可得到紅外光譜等。
光柵單色器：單色器還可以用光柵作為色散元件, 反射光柵是由磨平的金屬表面上刻劃許多平行的 等距離的槽構(gòu)成 。
輻射由每一刻槽反射, 反射光束之間的干涉造成色散。有的分光光系統(tǒng)是衍射光柵, 即在石英或玻璃的表面上刻劃許多平行線 ,刻線處不透光 ,于是通過光的干涉和衍射現(xiàn)象 ,較長的光波偏折的角度大,較短的光波偏折的角度小, 因而形成光譜。
(3)狹縫
狹縫是指由一對隔板在光通路上形成的縫隙 , 用來調(diào)節(jié)入射單色光的純度和強度, 也直接影響分辯力。狹縫可在 (0 ～ 2)mm寬度內(nèi)調(diào)節(jié) ,由于棱鏡色散力隨波長不同而變化 ,較先進的分光光度計的狹縫寬度可隨波長一起調(diào)節(jié)。
(4)比色環(huán)
比色環(huán)也叫樣品池 ,吸收器或比色皿, 用來盛溶液 ,各個杯子壁厚度等規(guī)格應(yīng)盡可能*相等, 否則將產(chǎn)生測定誤差。玻璃比色杯只適用于可見光區(qū), 在紫外區(qū)測定時要用石英比色杯。不能用手指拿比色杯的光學面 , 用后要及時洗滌 ,可用溫水或稀鹽酸 ,乙醇以**鉻酸洗液(濃酸中浸泡不要超過 15 分鐘),表面只能用柔軟的絨布或拭鏡頭紙擦凈。
(5)檢測器系統(tǒng)
有許多金屬能在光的照射下產(chǎn)生電流, 光愈強電流愈大, 此即光電效應(yīng)。因光照射而產(chǎn)生的電流叫做光電流。受光器有兩種,一是光電池 ,二是光電管。光電池的組成種類繁多,**常見的是硒光電池。光電池受光照射產(chǎn)生的電流頗大 ,可直接用微電流計量出。但是,當連續(xù)照射一段時間會產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象而使光電流下降, 要在暗中放置一些時候才能恢復(fù)。因此使用時不宜長期照射 , 隨用隨關(guān),以防止光電池因疲勞而產(chǎn)生誤差。
光電管裝有一個陰極和一個陽極 ,陰極是用對光敏感的金屬(多為堿土金屬的氧化物)做成, 當光射到陰極且達到一定能量時 ,金屬原子中電子發(fā)射出來。光愈強,光波的振幅愈大, 電子放出愈多。電子是帶負電的, 被吸引到陽極上而產(chǎn)生電流。光電管產(chǎn)生電流很小 ,需要放大。分光光度計中常用電子倍增光電管, 在光照射下所產(chǎn)生的電流比其他光電管要大得多, 這就提高了測定的靈敏度。
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