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(zhǔn)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(xué)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(dāng)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(dāng)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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