UV 理论简介(讲课用).doc

岛 津 紫 外 光 谱 培 训一、UV 理论简介研究和测定光能和物质相互作用的学科称为光谱学。分光光度计则是用于测定这种相互作用的仪器。通过分光测定可以获得关于样品的成分和确认样品成分的定性信息，也用于定量测定，获得物质在样品中的含量。二、岛津紫外分光光度计分类分光光度计根据其设计可分成两大类，色散型和二极管阵列分光光度计。 1、色散型分光光度计UVmini-1240UV-1601/1601PCUV-2401PC/2450UV-2501PC/2550UV-3101PC/3150下图是色散型分光光度计的基本单元：2、二极管阵列分光光度计 MultiSpec-1500二极管阵列分光光度计，从光源出来的光经过准直通过样品，在通过样品后，光束照射到一排二极管上（二极管阵列），每一个二极管都经过优化，对各自检测的波长有最高的灵敏度。各波长由其相应的二极管测定，因此各波长几乎是同时得到测定。下图是二极管阵列分光光度计的示意图：三、分光光度计单元部件1、光源 紫外/可见/近红外分光光度计最常使用的光源，在可见光区采用卤素钨灯，一般用于 350 750 nm；紫外区采用小型的氘弧灯，用于190 350 nm。所有岛津公司的分光光度计都采用碘钨灯和氘灯作为光源。碘钨灯是灯丝型的，使用寿命约 2，000 小时。氘灯是一种内含氘气的放电管，小的电弧放电点燃氘气，产生紫外光。 2、入射狭缝/准直单元 分光光度计中，从光源（灯）出来的光都要通过很窄的狭缝，该狭缝通常称为入射狭缝。经过入射狭缝后，光进入到一定的准直单元。狭缝和准直单元的作用是使光束成为平行光束，然后通过仪器的其他部分。 3、波长选择单元分光光度计都有分离和识别不同波长光的波长选择单元。几乎所有的分光光度计都使用光栅，把光源的光分成不同波长的光。光栅和出射狭缝的特性，以及光栅和出射狭缝的安排决定了仪器的分辩率 (或带通)。所谓的分辩率(或带通)表示一个仪器分辨不同波长光的能力。要区分两个不同的波长的光，关键是仪器的分辩率或仪器的带通必须小于两个波长之差的十分之一。因此，要检测 260 和 280 nm 光的差别，仪器的分辩率或带通至少是 2 nm。要区分 500 和 501 nm，仪器的分辩率必须是 0.1 nm。4、样品架有的分光光度计都有一定的池 (样品) 架。分光光度计测定的样品可能是固体，液体或气体，以液体样品居多。下面的示意图显示池架的规格、光束和池架的相对位置。当狭缝宽是 2 nm 时光束大小：UV-1601PC： 1 mm 宽，10 mm 高UV-2101PC：4 mm 宽，11 mm 高UV-2401/2501PC：1 mm 宽，12 mm 高UV-3101PC：2 mm 宽，16 mm 高 5、检测器：紫外可见分光光度计的检测器一般是用于 UV-1201 和 UV-1601的硅光二极管或用于 UV-2401，UV-2501，和 UV-3101的光电倍增管。四、光学系统 UV-2401PCCH光束斩光镜G单色器光栅D2氘灯WI碘钨灯S1入射狭缝M1 M10反射镜 (M6 是半透半反镜)S2出射狭缝PM光电倍增管F滤光片W石英窗UV-2501PCCH光束 斩光镜G1初级单色器的光栅 D2氘灯G2次级单色器的光栅 S1入射狭缝WI碘钨灯S2入射狭缝M1 M12反射镜S3出射狭缝PM光电倍增管F滤光片W石英窗五、电子系统 UV-2401PC UV-2501PC 主机的（CPU）通过I/O端口控制光源的开/关、光源的转换、滤光片的转换、狭缝的变换以及波长扫描脉冲电机的控制。 检测器接受样品池和参比池以50Hz频率交替的光信号，之后通过前置放大板分成样品信号，参比信号和暗信号。 通过这些，负高压控制样品和参比信号及光源或波长强度，信号经过A/D及I/O端口传给CPU。 另外，暗电流用于校正光电倍增管得暗信号。透射率（T%）通过处理器来运算（样品信号 / 参比信号）。如基线校正，对数运算（Abs），平滑处理等结果传输给微机，并在CRT上显示出谱图和光度值。六、初始化步骤1、UV-2401PC初始化步骤 步骤 项目 说明1初始化大规模集成电路参数的初始化2检查 ROM 检查分光光度计只读存储器3检查 RAM 检查随机存储器4 初始化滤光片马达 检测杂散光切割滤光片马达位置,，滤光片转换系统的步进 电机原点检测是没有传感器的，原点检查是在初始化通过 电机转动到被挡住的位置5初始化狭缝马达 检测狭缝马达位置，狭缝转换系统的步进电机原点是通过光电传感器来检测的。这个系统有很好的重现性，但如果很随意的安装就步能获得绝对的位置精度。6初始化光源马达 检测光源马达位置，光源检测是通过光偶来检测的。7初始化扫描马达 检测波长扫描马达位置，波长马达原点是通过光偶检测的，8搜索碘钨灯能量最大位置搜索碘钨灯能量最大位置9波长原点 1 搜索 检测机械波长原点位置10检查碘钨灯能量 检查碘钨灯能量11搜索氘灯能量最大位置搜索氘灯能量最大位置12检查氘灯能量 检查氘灯能量13波长原点 2 搜索 检测 0nm 波长位置，14待命. 初始化完毕2、UV-2501PC初始化步骤步骤 项目 说明1初始化大规模集成电路参数的初始化2检查 ROM 检查分光光度计只读存储器3检查 RAM 检查随机存储器4初始化滤光片马达 检测杂散光切割滤光片马达位置5初始化狭缝马达 检测狭缝马达位置6初始化光源马达 检测光源马达位置7初始化扫描马达 #2 检测波长扫描马达2 位置 (主单色器)8初始化扫描马达 #1 检测波长扫描马达1 位置 (前级单色器)9搜索碘钨灯能量最大位置搜索碘钨灯能量最大位置10波长原点1 搜索 检测机械波长原点位置11检查碘钨灯能量 搜索碘钨灯最大能量12搜索氘灯能量最大位置 搜索氘灯能量最大位置13检查氘灯能量 检查氘灯能量14波长原点2 搜索 检测光学原点 0nm 波长位置15待命. 初始化完毕七、定量1、定量原理：比尔定律当一个物质吸收特定波长的光时，入射光的强度与透射光的强度之比与样品的浓度成正比。原理说明见下图，根据此原理，可进行样品的定量分析。A=lgI0/I=KCL=-lgTA：吸光度 K：吸光系数C：浓度 L：液层厚度2、标准曲线理论一般认为比尔定律适用于稀溶液或样品的吸收小于或等于十分之几的场合。实际测定时，通常制备几个不同的已知浓度的标准，并把待测样品的浓度包括在此范围内，然后在特定的波长下测定这个系列的标准样品，用测得的吸收值对制备的浓度作图，该图通常称为标准曲线。 根据样品的吸收值，在标准曲线上求得未知样品中相同组分的浓度。见下图。3、标准曲线统计分析Chi Square （2 ） Chi （：是希腊字母中的第22个字母）是标准点的读数值和计算值之间变异指数，计算的公式如下：此处 Std(C) 是浓度 C 的标准读数值， f(C) 是通过标准曲线 f( )计算的数值。八、仪器保养1、样品室 (每天清洁一次)清除样品室内残留的液体样品，防止蒸发，避免对样品室的腐蚀，否则有可能影响测定结果。2、硅胶除湿剂(每周检查一次) 了解仪器样品室内硅胶的情况，如果硅胶的颜色从兰色变成粉红色就说明除湿的能力不够，不能保持系统的干燥。当硅胶呈粉红色时，换新的硅胶 (兰色)或在干燥箱中干燥后的硅胶，再重新放入。3、波长准确度 (半年检查一次)注：如果特征峰的波长处于指定的范围以外，请与岛津维修站联系。波长准确度利用氘灯的特征峰的波长进行检查，2 个峰分别位于 486.0 nm 和 656.1 nm。步骤如下：a、选择Acquire Mode Spectrum，b、选择Configure Parameters。设置测定参数如下： 测定方式：能量记录范围：0 (低)150 (高)波长范围：660 (开始)650 (结束)扫描速度：中等狭缝宽：0.2 采样间隔：自动选择Energy ，设置测定参数如下：灯： D2 (氘灯)检测器：PM (光电倍增管)PM 增益：2c、设置完毕，点击开始键测