UV-Vis Detector

1、紫外- -可见分光检测器 及光电二极管阵列检测器介绍 Leo.xu 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 简介 紫外-可见分光检测器（ultraviolet-visible detector,UV-Vis），即可测190nm350nm范围（紫 外光区）的光吸收变化，也可向可见光区 350700nm延升测量范围。 优点：灵敏度高，噪声低。最低检测浓度可达到 10-10g/ml，最小检测量可达至10-12g的数量级。 对流动相基本无响应，适于梯度洗脱。对 无紫外吸收的物质，如饱和烃及有有关衍生 物无响应。可用于制备色谱，或与其他检 测器串联使用等。 未与群芳同温暖未与群芳同温

2、暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 一、工作原理及性能 工作原理：UV-Vis通过测定样品在检测池中吸收紫 外-可见光的强弱来确定样品的含量。遵循lambert- beer law （朗伯-比尔定律），即当一束平行单色光 垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A 与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比。 lambert-beer law 数学表达式 A=lg(1/T)=Kbc （A为吸光度；T为透射比；c为吸光物质的浓度； b为吸收层厚度，理论值为1cm ） 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 一、工作原理 摩尔吸光系数与分子结构 UV-Vis的灵敏度基本取决于样品

3、的摩尔吸光系 数。摩尔吸光系数表明物质分子对特定波长辐射 的吸收能力。因物质分子中的存在着不饱和基团， 又称为生色团，它们都含有不饱和键或未共用电 子对，如C=C、C=O、S=C、C=N、N=O等，能产 生-* 、n* 的跃迁。因跃迁时吸收的能量较 低，在近紫外区和可见光区出现吸收。不饱和键 的存在是有机物发色（指在200nm-1000nm波长 内产生吸收峰）的主要条件。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 一、工作原理 另外，某些基团本身不产生吸收峰，但与生色团 相连时，常会引起吸收峰位移和吸收强度改变。 此为助色团。常见的助色团有羟基（-OH）、烃 氧基（-OR）、

4、氨基（-NH4）、烷氧基、芳氨基 等。这些基团都可以引起氧原子上或氮原子上未 共用电子的共轭作用，由于助色团的存在，使助 色团吸收峰的波长向长波方向移动。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、性能 （一）噪声和漂移 噪声的来源主要是检测器和分离系统二方面。 最常用的确定噪声来源的方法是系统的改变流动 相的流速，如果噪声与流速变化成反比关系，则 噪声可能来源于分离系统iv噪声与流速变化严格 成正比关系时，可以确定一定来源于分离系统。 1、来源于检测器的噪声 解决方案：使用强光源（如氘灯）或宽谱带的 办法来增强光强，提高信噪比。基本上检测器的 信噪比一年可降低1/4或更

5、多。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、性能 （一）噪声和漂移 2、来源于分离系统的噪声 检测池内气泡的存在 ，是检测器噪声的重要来 源。检测池内一个很小的气泡，都会形成一个反 身面，造成光的反射、散射损失，引起。流动相 充分脱气，提高 检测池的压力，是防止气泡形成 的较好办法（具体方法如下：在检测器出口设置限制器 1m*0.25mm聚四氟乙烯管，使之保持一定的反压；或者在检测器出 口处接一根短柱。但应该注意增加的压力不能太高，若超过规定的压 力限，可能引起检测池的破损，色谱参数也可能发生变化）。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、性

6、能 （一）噪声和漂移 除检测器会产生噪声外，流动相温度的缓慢变 化和光学元件如光源的迅速老化还化引起检测器 的漂移。 在梯度洗脱时，为弥补梯度洗脱造成的漂移， 可采用双柱分离、双光束检测的办法以差减去除 漂移，但操作麻烦，且对技术熟练有一定要求。 或者将 含有样品的流动相和不含 样品的流动相先 后进行同样的梯度洗脱，将二者差减减后，去除 漂移。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、性能 （二）线性范围 lambert-beer law适用 于单色光和均匀非散射溶液 。 为了克服非单色光引起的偏离，需要较好的单色器和合适 的狭缝宽度。常用的有棱镜和光栅。检测器狭缝宽度

7、大， 光通量增加，有利于灵敏度检测，但纯属范围小；过窄， 又会降低信噪比。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、性能 （三）、温度 通常情况下，温度的高低会影响流动相对化合 物质的洗脱能力及保留时间。但一些化合物的紫 外吸收光谱也会随着温度的变化而变化，如染料 分子的吸收光谱变化较大。 为了控制检测器的温度，系统应该放在气流 流通的环境中。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 一般UV-Vis包括光源、分光系统、样品流通池、检测系统。 （一）分类 按光路系统分，有单光路（单光束，single beam）和双 光路（双光束，dou

8、ble beam）二种。但前者现已很少采用。 按波长分，有固定波长和可变波长二类。固定波长又 可分为单波长式和多波长式二种；可变波长安对可见光的 检测与否又可分为紫外-可见分光检测器和紫外分光检测 器，按波长扫描的不同又有不自动扫描、自动扫描和多波 长快速扫描等。其中属于多波长快速扫描的光电二极管阵 列检测器，是液相色谱中最有发展前途的检测器。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 （二）结构 固定波长紫外-可见光检测器（Fixed Wavelength UV-Vis Detector） 只选择单一光源波长作为检测波长。其测量范围在 3*10-45.12（A

9、UFS），常用为0.0052.0（AUFS）. 单波长式检测器最常用的为紫外-254，光源是低压汞 灯。特别 适合于对芳香族化合物的检测。另一种常用的固 定波长是280nm，该光源系统的噪声是254nm的24倍。 多波长式检测器多采用氘灯、氢灯或中压汞灯作为光 源，用滤光片取得所需的单波长。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 （二）单色器和敏感器 UV-Vis的基本部件是光源、流通池和敏感器， 还有滤光片和光栅作为单色器用于选择单色光。 单色器光栅透过光连续可调，用于可变波长 检测器。 敏感器是光电转换元件，现常用的是光电倍 增管，作用是将微弱光能量转换

10、成电信号，利用 二次电子发射现象放大光电流。因它既有光电转 换效应，又有放大作用，因此提高了检测器灵敏 度。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 （三）流通池 UV-Vis流通池是样品溶液通过的光学通道 （样品池）及流动相贮存或流通的光学通道（参 比池）。要求流通池内径愈小，池体积愈小越好。 一般标准池何种为5ul8ul，光程为 5mm10mm，内径1mm。 流通池应先用惰性材料，如不锈钢和聚四氟 乙烯，透光材料为石英。 流通池常用的为H形。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 可变UV-Vis 分为色散型检测器和光学

11、多道检测器（通常 意义上的可变波长多指色散型检测器）。光源都 为连续光源，如氘灯，氙灯，常用的为氘灯。色 散型检测器通过停流（泵）扫描或不停流扫描获 得样品的紫外吸收光谱图；光学多道 检测器不停 流，在一次色谱操作中可同时得到吸光度-时间 溶质紫外光谱图的三维图谱（DAD常用）。 色散型检测器的光路图如下所示。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二、仪器结构 1、光源 常用紫外部分光源为氘灯。常规氘灯的使用范 围在195nm400nm之间。可见光源为钨灯，使用 范围在400-850nm之间。 2

12、、单色光系统 包括聚光镜（凹凸面镜及反射镜）、狭缝机 构和单色器，主要部件是单色器。常采用光栅作 为单色器，具有固定的狭缝宽度可能产生几乎恒 定的带宽，色散均匀，呈线性，与波长无关。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 光电二极管阵列检测器 光电二极管阵列检测器（Diode Array Detector,DAD）、 （Photo-Diode Array,PDA）或（Photo-Diode Array Detector,PDAD） 世界上第一台商品化DAD由现Agilent 公司于1982年推出 HP1040A。 现有的DAD制造商主要有：Beckman Instrume

13、nts Inc.、 Dionex Crop、Groto Technology Inc.、Hitachi Instruments Inc.、Agilent、Perkin-Elmer Corp.、Shimadzu、Themo、 Varian、Waters。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二极管阵列检测器 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二极管阵列检测器 说明 DAD的阵列由211个（或更多个）二极管组成。每个 二极管宽度50um，各自测量一窄段的光谱。 经处理后，得到的谱图为时间-波长-吸光值三维光谱 图。 特点：可以同时得到多个波长的色谱

14、图；可以在色谱 分离期间，对每个色谱峰的指定位置实时里记录吸收光谱 图；在色谱运行期间，可以逐点进行光谱扫描，得到三 维图形。可以选择整个波长范围、几百纳米的宽谱带检 测，仅需要一次进样，将所有组分检测出来。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二极管阵列检测器 功能 （一）色谱峰的准确定性 随着每一色谱峰的流出，自动采集顶的光谱图。将其 与贮存的光谱图做对比，若被测组分的光谱图与谱库中光 谱图完全重合，则为同一化合物，反之，则不同。 （二）峰纯度检测 色谱峰不同部位的光谱归一化是最常用的峰纯度检验 方法。通过对色谱峰分别在峰前沿、峰后沿、峰顶点三个 位置采集光谱，无论是直观比较还是计算纯度因子，都可 以清楚地显示纯峰和不纯峰之间的差别。 未与群芳同温暖未与群芳同温暖 却在枝头独欢笑却在枝头独欢笑 二极管阵列检测器 功能 （三）峰抑制 利用DAD的双通道检测技术，即使二个组分 在整个波长范围内都有吸收，也可通过选择适当 的测定波长、参比波长和带宽，使一种化合物的 色谱峰被完全抑制，提高选择性，实现未分离峰 的准确定量分析。此法被称为峰抑 制或