1、第五章第五章 光譜分析儀光譜分析儀 紫外紫外-可見分光光度計可見分光光度計原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀F光譜分析（Spectral Analysis）：指所有對物質(zhì)發(fā)射輻射能的能譜分析或對輻射能與物質(zhì)相互作用引起的能譜改變的分析。F光譜分析法：基于物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射及電磁輻射與物質(zhì)的相互作用而建立起來的分析方法。常用光譜分析儀器常用光譜分析儀器紫外紫外- -可見分光光度計可見分光光度計原子吸收分光光度計原子吸收分光光度計紅外光譜儀紅外光譜儀原子發(fā)射光譜儀原子發(fā)射光譜儀熒光分析儀熒光分析儀原子熒光分析儀等原子熒光分析儀等 分光光度計分光光度計：指能夠從含有各種波長的指能夠從含有各種波長的混合光中

2、將每一單色光分離出來并測量混合光中將每一單色光分離出來并測量其強度的儀器。根據(jù)其使用光的波長范其強度的儀器。根據(jù)其使用光的波長范圍不同，分光光度計又可分為紫外分光圍不同，分光光度計又可分為紫外分光光度計、可見光分光光度計、紅外分光光度計、可見光分光光度計、紅外分光光度計和全波段分光光度計。光度計和全波段分光光度計。 現(xiàn)代常用的分光光度計通常將紫外現(xiàn)代常用的分光光度計通常將紫外分光光度計和可見光分光光度計合并在分光光度計和可見光分光光度計合并在一起，稱為紫外一起，稱為紫外-可見分光光度計可見分光光度計 第二節(jié)第二節(jié) 紫外紫外- -可見分光光度計可見分光光度計 的工作原理和基本結構的工作原理和基本

3、結構紫外紫外- -可見分光光度計：工作波段在可見分光光度計：工作波段在200nm200nm800nm800nm的分光光度計。其中：的分光光度計。其中：200nm200nm400nm400nm為紫外光區(qū)。為紫外光區(qū)。400nm400nm800nm800nm為可見光區(qū)。為可見光區(qū)。屬于分子吸收光譜儀。屬于分子吸收光譜儀。 每一種物質(zhì)都有其特定的吸收光譜，因每一種物質(zhì)都有其特定的吸收光譜，因此可根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜來分析物質(zhì)的結此可根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜來分析物質(zhì)的結構、含量和純度，這就是吸收光譜分析法構、含量和純度，這就是吸收光譜分析法的理論基礎。的理論基礎。 光的吸收定律（朗伯光的吸收定律（朗伯-比爾

4、定律比爾定律 ）：當：當用一束單色光照射吸收溶液時，其吸光度用一束單色光照射吸收溶液時，其吸光度與液層厚度與液層厚度b及溶液濃度及溶液濃度c的乘積成正比。的乘積成正比。 kbcIIT100J朗伯-比爾定律：I I0 0：入射光強度入射光強度b:b:液層厚度液層厚度T:T:透光度透光度k:k:吸光系數(shù)吸光系數(shù)kbcTIIIITA1lglglglg00C:C:溶液濃度溶液濃度I:I:透射光強度透射光強度A:A:吸光度吸光度朗伯-比爾定律適用的條件是： 入射光為單色光。波長范圍越大，單色光純度越低，對朗伯-比耳定律的偏離就越大。溶液濃度不能過大。在一定濃度范圍內(nèi)的溶液中，鄰近分子的存在并不改變每一給

5、定分子的特性，即分子間互不干擾。當溶液濃度很大時，由于溶液分子的相互干擾，該定律不再成立。 光源（光源（light sourcelight source）：）：提供入射光的裝置。 不同類型的分光光度計根據(jù)需要配有不同的光源，但對光源有兩個基本要求：1.在所需波長范圍的光譜區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)光譜；2.有足夠的輻射強度并能長時間穩(wěn)定。 幾種常用光源比較幾種常用光源比較光源波長范圍(nm) 特 點鎢燈3302500鎢絲易蒸發(fā)，壽命短。主要用于可見光區(qū)鹵鎢燈3302500加入鹵素使用壽命延長，穩(wěn)定性好氫燈150400用于紫外區(qū)氘燈150400發(fā)光強度比氫燈高35倍汞燈254734用于紫外或熒光分析儀 單色

6、器（單色器（monochromatormonochromator）：是將來自光源的是將來自光源的復合光分解為單色光并分離出所需波段光束的復合光分解為單色光并分離出所需波段光束的裝置，是分光光度計的關鍵部件。裝置，是分光光度計的關鍵部件。主要包括：主要包括： 入射狹縫入射狹縫 色散元件，包括棱鏡和光柵色散元件，包括棱鏡和光柵 準直鏡準直鏡 出射狹縫組成。出射狹縫組成。 吸收池（吸收池（absorption cellabsorption cell）：又稱為比色皿、又稱為比色皿、比色杯、樣品池或液槽等，是用來盛放被測比色杯、樣品池或液槽等，是用來盛放被測溶液的器件。同時也決定著透光液層厚度、溶液的器

7、件。同時也決定著透光液層厚度、特定波長光的透光度等多種參數(shù)，應具有良特定波長光的透光度等多種參數(shù)，應具有良好的透光性和較強的耐腐蝕性。可見光范圍好的透光性和較強的耐腐蝕性。可見光范圍內(nèi)：用無色光學玻璃或塑料制作；紫外光范內(nèi)：用無色光學玻璃或塑料制作；紫外光范圍內(nèi)：需用能透紫外線的石英玻璃或藍寶石圍內(nèi)：需用能透紫外線的石英玻璃或藍寶石制作。制作。 檢測器：檢測器：把光信號轉換為電信號的裝置稱為檢把光信號轉換為電信號的裝置稱為檢測器，又稱為光電轉換器。測器，又稱為光電轉換器。 常用的檢測器有：常用的檢測器有： 光電管光電管 光電倍增管光電倍增管 光電二極管陣列光電二極管陣列 信號顯示系統(tǒng)：信號顯示

8、系統(tǒng)：是把放大的信號以適當?shù)姆绞绞前逊糯蟮男盘栆赃m當?shù)姆绞斤@示或記錄下來的裝置。顯示或記錄下來的裝置。常用的信號顯示裝置有：常用的信號顯示裝置有： 指針顯示指針顯示 LD數(shù)字顯示數(shù)字顯示 VGA屏幕顯示屏幕顯示 計算機顯示計算機顯示 按其光學系統(tǒng)分可分為按其光學系統(tǒng)分可分為 單波長分光光度計：單波長分光光度計： 單光束單波長分光光度計單光束單波長分光光度計 雙光束單波長分光光度計雙光束單波長分光光度計 雙波長分光光度計雙波長分光光度計單光束光路，從光源到試樣至接收器只有一單光束光路，從光源到試樣至接收器只有一個光通道，使用中依次對參考樣品和待測試樣個光通道，使用中依次對參考樣品和待測試樣進行測

9、定；進行測定；只有一個色散元件，工作波長范圍較窄；只有一個色散元件，工作波長范圍較窄；通常采用直接接收放大顯示的簡單電子系統(tǒng)，通常采用直接接收放大顯示的簡單電子系統(tǒng)，用電表或數(shù)字顯示；用電表或數(shù)字顯示；結構簡單、附件少、功能范圍小，不能做特結構簡單、附件少、功能范圍小，不能做特殊試樣測定。殊試樣測定。 從光源到檢測器有試樣光路和參考光路兩條從光源到檢測器有試樣光路和參考光路兩條通路，可同時對檢測樣品和參考樣品進行測定，通路，可同時對檢測樣品和參考樣品進行測定，直接獲得檢測數(shù)據(jù)直接獲得檢測數(shù)據(jù) ；一般采用兩個光柵或棱鏡加光柵的雙單色器，一般采用兩個光柵或棱鏡加光柵的雙單色器，能有效地提高分辨率和

10、降低雜散光能有效地提高分辨率和降低雜散光 ；可裝備各種附件，光、電、機緊密結合，功可裝備各種附件，光、電、機緊密結合，功能范圍較寬能范圍較寬 ；大大簡化測定程序，可以進行波長自動掃描。大大簡化測定程序，可以進行波長自動掃描。 比值比值從同一光源發(fā)出的光分為兩束，分別經(jīng)兩個從同一光源發(fā)出的光分為兩束，分別經(jīng)兩個單色器分光后得到兩束不同波長（單色器分光后得到兩束不同波長（1 1，2 2）的單色光，經(jīng)切光器使兩束光以一定頻率交替的單色光，經(jīng)切光器使兩束光以一定頻率交替照射同一樣品，然后經(jīng)過檢測器顯示出兩個波照射同一樣品，然后經(jīng)過檢測器顯示出兩個波長下的吸光度差值（長下的吸光度差值（A=AA=A1 1

11、-A-A2 2）；）；雙波長分光光度計不用參比溶液，只用一個雙波長分光光度計不用參比溶液，只用一個待測溶液，能較好的解決由于非特征吸收信號待測溶液，能較好的解決由于非特征吸收信號影響而帶來的誤差，大大提高檢測的準確度。影響而帶來的誤差，大大提高檢測的準確度。一、性能指標一、性能指標 ( (一一) )波長準確度和波長重復性波長準確度和波長重復性 ( (二二) )光度準確度光度準確度 ( (三三) )光度線性范圍光度線性范圍 ( (四四) )分辨率分辨率 ( (五五) )光譜帶寬光譜帶寬 ( (六六) )雜散光雜散光 ( (七七) )基線穩(wěn)定度基線穩(wěn)定度 ( (八八) )基線平直度基線平直度( (

12、一一) )波長準確度和波長重復性波長準確度和波長重復性 波長準確度也叫波長精度，是指儀器波長準確度也叫波長精度，是指儀器波長指示器上所指示的波長值與儀器實際輸波長指示器上所指示的波長值與儀器實際輸出的波長值之間的符合程度。出的波長值之間的符合程度。 波長重復性是指在對同一個吸收帶或波長重復性是指在對同一個吸收帶或發(fā)射線進行多次測量時，峰值波長測量結果發(fā)射線進行多次測量時，峰值波長測量結果的一致程度。的一致程度。 ( (二二) )光度準確度光度準確度 是指儀器在吸收峰上讀出的透射率或吸是指儀器在吸收峰上讀出的透射率或吸光度與已知真實透射率或吸光度之間的偏差。光度與已知真實透射率或吸光度之間的偏差

13、。該偏差越小，光度準確度越高。該偏差越小，光度準確度越高。 ( (三三) )光度線性范圍光度線性范圍 是指儀器光度測量系統(tǒng)對于照射到接收是指儀器光度測量系統(tǒng)對于照射到接收器上的輻射功率與系統(tǒng)的測定值之間符合線器上的輻射功率與系統(tǒng)的測定值之間符合線性關系的功率范圍，即儀器的最佳工作范圍。性關系的功率范圍，即儀器的最佳工作范圍。 ( (四四) )分辨率分辨率 分光光度計的分辨率是指儀器對于緊密分光光度計的分辨率是指儀器對于緊密相鄰的峰可分辨的最小波長間隔，反映儀器相鄰的峰可分辨的最小波長間隔，反映儀器分辨吸收光譜微細結構的能力，是衡量儀器分辨吸收光譜微細結構的能力，是衡量儀器性能的綜合指標。性能的

14、綜合指標。 ( (五五) )光譜帶寬光譜帶寬 是指從單色器射出的單色光最大強度的是指從單色器射出的單色光最大強度的1/2處的譜帶寬度。處的譜帶寬度。 ( (六六) )雜散光雜散光 除所需波長單色光以外其余所有的光都除所需波長單色光以外其余所有的光都是雜散光，雜散光是測量過程中的主要誤差是雜散光，雜散光是測量過程中的主要誤差來源，會嚴重影響檢測準確度。來源，會嚴重影響檢測準確度。( (七七) )基線穩(wěn)定度基線穩(wěn)定度 基線穩(wěn)定度是指在不放置樣品的情況基線穩(wěn)定度是指在不放置樣品的情況下，掃描下，掃描100%100%T T或或0%0%T T時讀數(shù)偏離的程度。時讀數(shù)偏離的程度。( (八八) )基線平直度

15、基線平直度 是指在不放置樣品的情況下，掃描是指在不放置樣品的情況下，掃描100%100%T T或或0%0%T T時基線傾斜或彎曲的程度。時基線傾斜或彎曲的程度。 二二、影響因素影響因素 （一）單色光不純的影響（一）單色光不純的影響 （二）雜散光的影響（二）雜散光的影響 （三）吸收池的影響（三）吸收池的影響 （四）電壓、檢測器負高壓波動的影響（四）電壓、檢測器負高壓波動的影響 （五）儀器狹縫寬度的影響（五）儀器狹縫寬度的影響 （六）背景吸收的影響（六）背景吸收的影響 （七）其它因素的影響（七）其它因素的影響故障現(xiàn)象故障原因排除方法接通電源后，指示燈不亮，儀器不工作 電源線接觸不良，保險絲壞，電路故障 接好電源線，檢查保險絲，更換新的保險絲不能調(diào)零（即0T） 光門不能完全關閉微電流放大器損壞 檢修光門蓋，更換放大器 不能置100T 光能量不夠，光源損壞比色器架沒安裝到位，光門未完全打開 變換靈敏度開關，調(diào)整光源更換新的光源檢查比色器架子，擺正位置檢修光門 測光精度不準 波長移位，吸收池受污染樣品混濁，配制溶液不準確 進行波長校正，清洗吸收池重新配制溶液 噪聲指標異常