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文档简介
1、紫外分光光度法 与 紫外分光光度计的选购 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 主要内容主要内容 紫外可见光谱法应用及其发展紫外可见光谱法应用及其发展 用好紫外可见分光光度计用好紫外可见分光光度计 紫外可见光分光光度计的选购体会紫外可见光分光光度计的选购体会 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 一、紫外可见光谱法应用及其一、紫外可见光谱法应用及其 发展发展 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 UV-VIS波长范围波长范围 190-400nm 紫外区 400-750nm 可见区 750-1100 nm 近红外区 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 吸收光谱来源吸收光
2、谱来源 吸收光度法:当一束连续光源通过单色器,吸收光度法:当一束连续光源通过单色器, 被分解为各个波长单色光,单色光通过样被分解为各个波长单色光,单色光通过样 品后被选择性吸收,用光检测器给予记录品后被选择性吸收,用光检测器给予记录 不被吸收的透过光,形成的图像就是吸收不被吸收的透过光,形成的图像就是吸收 光谱光谱 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 选择性吸收选择性吸收 物质对光光的吸收是选择性选择性 的,利用被测物质对某波 长的光的吸收来了解物质 的特性,这就是光谱法的光谱法的 基础基础。 有机化合物的紫外可见 吸收光谱是三种电子跃迁 的结果:电子、电子、 n电子。 紫外分光光度法
3、与紫外分光光度计的 选购方向 峰型及强度峰型及强度 最大吸收波长 峰宽 强度 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 吸收光谱强度吸收光谱强度 I I0 0a + Ia + It t + Ir + Ir T%T%(透射率)(透射率)I It t/I/I0 0100%100% A=-lgTA=-lgT 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 定量基础定量基础比尔定律比尔定律 A() - lgT =()LC :摩尔吸光系数,是物质对特定波长:摩尔吸光系数,是物质对特定波长 光吸收能力的量度,其物理意义是光吸收能力的量度,其物理意义是1mol单单 位浓度位浓度1cm单位光程时的吸光度。单位光
4、程时的吸光度。 L L:光程:光程 C C:浓度:浓度 成立条件:成立条件: 单色光、澄清的稀溶液单色光、澄清的稀溶液 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 K 由于共轭性吸收 带,起因与多烯、 烯酮等 B 由于苯(环)性, 起因于芳香族、杂 芳香族化合物,有 时候尚能显示精细 结构 R由于自由基性吸 收、起因于CO、 NO2等发色基团 苯环、酰基苯环、酰基 C C H 3 O n p* p p* 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 紫外可见分光光度计的主要应用紫外可见分光光度计的主要应用 (1)定性分析(参加)定性分析(参加) (2)结构分析(参加)结构分析(参加) (3)纯度
5、检查)纯度检查 例如:例如: CCl4中有无CS2 ,只要看318nm处的吸收峰; 乙醇中是否含苯,只要看256nm的强吸收峰 (4)定量分析()定量分析(Beer定律,主要应用)定律,主要应用) 例如:例如: Cr6+测定; 水中氨氮测定、土壤有效硼、维生素C (5)动力学分析)动力学分析 例如:例如: 测定反应速度常数、测定催化效率、酶催化 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 UV-VIS的应用及其最新进展的应用及其最新进展 新发展之一应用领域不断扩大 药品检验、医疗卫生、化学化工、环保、地质、 冶金、石油、食品、生命科学、材料科学、计量 科学等科研、教学及生产中,使用最多、覆盖面
6、 最广的分析仪器。 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 新发展之二许多分析方法衍生出专业的 分析仪器: 水质COD分析,水质总氮分析,全自动生化 分析仪,膜厚分析仪,白度分析仪器,快 速成像仪,农残快速分析仪、叶绿素分析 仪、黑碳仪等等 AethalometerTM 黑碳仪黑碳仪 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 新发展之三新方法的应用 化学计量学的发展 (1)褶合光谱软件包(Convelution Spectrum) 第 二军医大学 吴玉田教授。可以对样品不经过分离, 直接应用紫外可见光度计分析含有6个不通组分的 试样,这一发明,对药物分析工作来说,是一个 重大突破,引起了
7、国内外广泛注意。 (2)PE公司Quset软件包,与Lambda 9紫外可见分 光光度计联用,可直接分析10个组分。 (3)高阶张量数据解析复杂黑白灰体系分析湖南大 学 俞洳勤院士,。 (4)PLS、因子分析、遗传算法 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 (5)导数光谱的应用 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 新发展之多分析联用技术 生命物质等联用技术,HPLC DNA/蛋白质分析 流动注射分析 FIA联用 积分光度法的复兴积分球应用、材料、 太阳能谱、固体粉末表面性质研究,突破 了以液体为分析对象的局限,极大的扩展 了分析领域 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 紫
8、外可见分光光度计的组成紫外可见分光光度计的组成 (1)光源)光源 (2)单色器)单色器 (3)吸收池)吸收池 (4)检测器)检测器 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 紫外可见分光光度计的分类紫外可见分光光度计的分类 1. 1. 单光束单光束: :一束单色光一束单色光, ,一只比色皿一只比色皿, ,一只光电转换器一只光电转换器 优点优点: :结构简单结构简单, ,价格便宜价格便宜 缺点缺点: :光度准确度等主要技术指标比较差光度准确度等主要技术指标比较差, ,故分析误差较大故分析误差较大.(.(因因 杂散光杂散光, ,光源波动光源波动, ,电子学的噪声等都不能抵消电子学的噪声等都不能抵
9、消) ) 注注: :一般要求较高的制药行业、检验行业、科研等行业不适宜。一般要求较高的制药行业、检验行业、科研等行业不适宜。 2. 2. 准双光束准双光束: :二束光,只有一只比色皿。其中,一束光通过比色皿,另二束光,只有一只比色皿。其中,一束光通过比色皿,另 一束光不通过比色皿(这束光主要起抵消光源波动对分析误差影响的一束光不通过比色皿(这束光主要起抵消光源波动对分析误差影响的 作用)作用) 优点优点: :结构较简单结构较简单, ,价格较便宜,光度准确度等指标较单光束仪价格较便宜,光度准确度等指标较单光束仪 器好。器好。 3. 3. 双光束:二束光,二只比色皿,一只或二只光电转换器(以一只光
10、电双光束:二束光,二只比色皿,一只或二只光电转换器(以一只光电 转换器常见)如转换器常见)如1810D1810D系列和系列和1919系列系列 优点优点: :光度准确度等主要技术指标好光度准确度等主要技术指标好, ,分析准确度高分析准确度高 缺点缺点: :结构复杂,价格较贵。结构复杂,价格较贵。主流技术主流技术 4.4.双波长:采用两个单色器双波长:采用两个单色器 优点:主要适用于试样的多组分测量。优点:主要适用于试样的多组分测量。已经很少见已经很少见 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 单光束 双光束 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 近十年来,紫外/可见分光技术变化不大,始
11、终没有革命 性的突破。然而,随着光学设计、电子技术和软件的进步, 使得仪器的复杂性降低,可靠性和分析效能提高,这些都 说明传统仪器也在不断发展。 高性能新器件的发展,例如氙灯光源、CCD/PDA检测器、 光纤探头附件 仪器新进展仪器新进展 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 目前国际上的高档紫外仪器:目前国际上的高档紫外仪器: p PE lamda 900/950 PE lamda 900/950 (S.L. 7S.L. 71010 7 7, ,N N 0.00005A0.00005A (P-PP-P) p 热电热电 Evolution 300 Evolution 300 (S.L.
12、8S.L. 81010 7 7, ,N N 0.0002A0.0002A (P-PP-P) p Varian Cary 5000i Varian Cary 5000i ( S.L. 5S.L. 51010 7 7, ,N N 0.0002A0.0002A (P-PP-P) p 日立日立 U-3200U-3200(S.L. 5S.L. 51010 6 6, ,N N) U-3400U-3400(S.L. 1S.L. 11010,N N) p 岛津岛津 UV-3101PCUV-3101PC(S.L. 1S.L. 11010 6 6, ,N N) UV-2401PCUV-2401PC(S.L. 1.
13、5S.L. 1.51010 4 4, ,N N) p 北京普析通用北京普析通用 TU-1901TU-1901(S.L. 1S.L. 11010 4 4, ,N N 00035A 00035A(P-PP-P) 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 国际高档紫外可见分光光度计发展 向5个方向追求: (1)更低的杂散光 (2)更小的仪器噪声 (3)向小型化、专业化发展 (4)附件的开发与发展 (5)向短波、长波扩展 1753300nm 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 (1)杂散光 定义:单色器额定通带以外的透射辐射能量与总的透射 能量之比,也就是光谱通带以外“不要的”光通量就是 杂
14、散光。 测定方法:标准滤色片法 或NaI(220nm)、NaNO2(340nm)溶液。 重要性:是分析误差 的主要来源之一,它 直接限制了被分析测 试样品浓度的上限 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 杂散光与吸光度相对误差杂散光与吸光度相对误差 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 例: 如对某生物酶检测: 它的吸光度为1.95Abs,要求1%误差;如果 仪器的S.L.=0.2%(0.002s),行不行? 不行!因其误差为3.6%!只有S.L.=0.05% (0.005s),才可达1%! 杂散光的影响,会使分析测试的结果偏离 比尔定律 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向
15、 杂散光对测量线性的影响杂散光对测量线性的影响 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 实验技巧 因为杂散光强度在边缘波段比较大,所 以在波长小于220nm测试时,必须认真检查 有无“假峰”出现。 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 定义:一种随时间而变化、但又是随机的输出 信号。 测定方法:开机预热、500nm处时间扫描120 秒,测定P-P值,注意不是RMS值! 主要来源:光学系统、光源、检测器、电子 元器件及电路设计等。 重要性:是分析误差的主要来源之一,它直 接限制了被分析测试样品浓度的下限。 (2)噪声 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 噪声与吸光度相对误差和吸
16、光度真值的关系噪声与吸光度相对误差和吸光度真值的关系 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 例如,某紫外可见风光光度计的噪声 N=0.002A,在测试某样品吸光度真值为0.1A。 则A/A0=0.002/0.2100%=2% 即由仪器噪声引起的相对误差则达到2% 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 水平比较表水平比较表 厂商 型号 Photometric Accuracy(光度准 确度) Stray Light(杂 散光) Photometric Noise (噪声) Draft(基线 漂移) Baseline Flatness( 基线平直度) 日本 ShimadzuUV- 31
17、0PC 0.002A (0-0.5A) 0.004A (0.5-1A) +0.3%T 0.0001% (220nm) 0.0001% (340nm) Not Listed 0.0004A/h 2H后 0.001A (210-800nm) SBW 2nm 日本 ShimadzuUV- 2401PC +0.002A (0-0.5A) 0.004A (0.5-1A) +0.3%T (0-100%T) 0.015% (220nm) 0.015% (340nm) Not Listed0.0004A/h 2H后 0.001A SBW 2nm 低速扫描 中国 普析通用TU 1901 +0.002A(0-0.
18、5A ) 0.004A (0.5-1.0A) +0.3%T (0-100%T) 0.01% (220nm, 340nm) +0.00035A 500nm, 0A, SBW 2nm 0.0004A/h 2h后, 500nm, SBW 2nm 0.001A (200-850nm) SBW 2nm 0A 中、慢速扫描 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 技术指标比较表技术指标比较表 主要技术指 标 TU-1901 中国普析通用 Cary50 美国Varian U-3010 日本 日立 2401PC 日本岛津 波长范围190-900nm190-1100nm190-900nm190-900nm
19、波长准确度+ 0.3nm+0.5nm+0.3nm+0.3nm 光谱带度0.1,0.2,0.5,1.0,2.0,5.0n m 1.5nm(固定 ) 0.1,0.5,1,2,4,5n m 0.1,0.2,0.5, 1.0,2.0,5.0nm 杂散光0.01%T(220nm)0.005%T(220n m) 0.015%T(220nm ) 0 . 0 1 5 % T ( 220nm) 光度准确度+0.002A(0-0.5A) +0.004A(0.5-1A) +0.005A(1A处)+0.004A(1A处)+0.004A(1A处 ) 光度噪声+0.0004A(P-P值) 500nm. 0A 0 . 0
20、0 0 1 A , RMS, 500nm, 0A 0.0001A,RMS , 500nm, 0A 未给出 基线漂移0.0004A/h; 500nm, 0A,预热2h 0.0004A/h; 500nm, 预热30 分钟 0.0004A/h; 340nm 0.0004A/h; 500nm, 0A预 热2h 基线平直度+0.001A;SBW 2nm 190-900nm + 0.001A 200-850nm + 0.001A 200-850nm + 0.001A 200-850nm 光检测器光电倍增管(PMT)2个硅光电二 极管 光电倍增管( PMT) 光电倍增管( PMT) 紫外分光光度法与紫外分光
21、光度计的 选购方向 (3)仪器向小型化、专业化发展 由于环境、野外、海油等分析现 场测试的需要,开发专业的便携 仪器成为一种趋势。国际上已经 有好多制造商正在研究开发适合 于各种不同使用对象的小型仪器。 美国Ocean Optic PC2000卡式分光 光度计;USB接口的USB2000微型 光度计; 美国CID公司CI700; 普析通用公司PORS15; 美国HACH公司DR2400/DR2500 农残速测仪器 PORS15 水质分析仪水质分析仪 USB2000 SPAD-502 叶绿素仪器叶绿素仪器 农残分析仪农残分析仪 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 (4)附件的开发与发展
22、附件的开发成为 仪器发展的主要 内容之一,附件 的增加满足了很 多客户特殊的测 量要求。 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 二、用好紫外可见分光光度计二、用好紫外可见分光光度计 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 紫外方法分析应用中值得注意的几个问题紫外方法分析应用中值得注意的几个问题 暗电流暗电流:直接造成光度准确度不好,测定 误差大。 包括仪器的电路部分的固有的暗电流;由 于光学系统密封不好以及样品室密封不好 进来的光照到接收器上产生的电流。 校正条件:重装软件;电压变化;环境发 生变化;发现光度准确度有差异。 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 2. 重复性不好
23、重复性不好: 首先要检测仪器的稳定性和噪声是否合格。 如不合格,检测电压是否稳定、是否可靠接地; 石英比色皿与玻璃比色皿混用。 比色皿不干净。 比色皿制作质量 挥发性强的有机溶剂要加盖。 溶液本身的问题。 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 比色皿 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 3、正确使用参比溶液与空白、正确使用参比溶液与空白 工作曲线中参比(空白)有好多种,如溶剂参比,试剂参 比,样品参比,褪色参比等等 应根据不同的情况选择不同的参比溶液。 (1)如果被测试液、显色剂及所用的其它试剂均无颜色, 可选用蒸馏水做参比溶液。 (2)如果显色剂有颜色而被测试液和其它试剂无色时
24、, 可用不加被测试液的显色剂溶液作参比溶液。 (3)如果显色剂无颜色,而被测试液中存在其它有色离 子,可用不加显色剂的被测试液作参比溶液。 (4)如果显色剂和被测试液均有颜色,可将一份试液加 入适当的掩蔽剂,将被测组分掩蔽起来,使之不再与显色 剂作用,而显色剂和其它试剂均按照操作手续加入,以此 作为参比溶液,这样可以消除显色剂和一些共存组分的干 扰。 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 4、光谱带宽的选择、光谱带宽的选择 仪器分辨能力的指标,是分析误 差的主要来源之一 Owen提出:紫外可见分光光度 计的光谱带宽应该小于等于自然 带宽1/10时,分析准确度可达 99.5% 仪器带宽 n
25、m 仪器带宽/自 然带宽 Aobs/AAA/A100% 0.40.020.99950.00040.05 20.10.9950.00390. 46 50.250.9710.02452 设自然带宽为20nm, 实测A=0.85Abs 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 例:我国药典规定对青霉 素钠测试使用1nm光谱带 宽。 使用原则:在一定条件下, 吸光度随光谱带宽变化, 以获得最大吸光度值的带 宽为准,同时考虑噪声带 来的影响 带宽 nm210.30.2 吸光度Abs0.8050.8250.8650.823 误差 %6.94.64.9 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 5、分析
26、波长的选、分析波长的选 择与动态范围择与动态范围 1、波峰 最灵敏、 误差较小 2、肩峰 要求仪 器波长准确度好 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 三、三、紫外可见光分光光度计紫外可见光分光光度计 选购体会选购体会 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 国内外的生产厂家和主要产品 欧美欧美 PE Lambda 750 ,850,950等系列 热电 Evolution300/600 等系列 德国耶拿 SPECORD 200 ,SPEKOL 1300 等系列 瓦里安 CARY50,CARY 5000 等系列 日本日本 岛津 UV-1700,MultiSpec-1500 UV-3150等系列 日立 U-1800,U-2800,U-3310, U-4100 国内国内 普析通用 1901系列 1810系列 T6系列 瑞利 UV-2100 等系列 尤尼柯 UV-3802 等系列 莱伯泰科 LabTech UV-1000/1100系列 上海精科 UV762等系列 Lambda 950 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 李昌厚 紫外可见分光光度计 化学工业出版社 紫外分光光度法与紫外分光光度计的 选购方向 1、适用性: S.L.:浓度大的试样
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