10.紫外3.ppt

1、紫外-可见分光光度计光路图 及主要部件,光源,单色器,吸收池,检测器,讯号处理 及显示器,紫外可见分光光度计： 是在紫外可见光区可任意选择不同波长的光来测定吸光度的仪器,第三节 紫外-可见分光光度计,组成部分：进（出）口狭缝、准直 镜、色散元件,一、主要部件,1. 光源：提供足够强度且稳定的能源,钨灯或卤钨灯：340nm 900nm 可见光区使用 氢灯或氘灯： 150nm 400nm 紫外光区使用,2. 单色器：从复合光源中分出单色光,混合光,单色光1,2,准直镜,出光 狭缝,色散元件,进光 狭缝,图10-13 单色器光路示意图（21),色散元件：,（1）棱镜,石英棱镜,玻璃棱镜,（2）光栅,

2、紫外、可见光 区使用,可见光区使用,棱镜,图10-14 棱镜色散与光栅色散,投射光,玻璃制品可见光区使用 石英制品紫外，可见光区都可 使用,3. 吸收池: 盛装被测溶液,4. 检测器: 常用光电效应仪器。将光能转换为电能光电检测器,光电池,硅光电池,硒光电池,200625nm,紫敏光电管,6251000nm,红敏光电管,光电管,光电倍增管,光电二极管阵列,光学多道检测器,紫外、可见光区,可见光区,光电池 光敏半导体，光照产生电流，一定范围，电流与光强成正比。 硒光电池 :用于可见光区 硅光电池：用于紫外-可见光区 特点：光电池内阻小，电流难放 大，用微电流计直接测，适 于单色光谱带宽S较大的低

3、 档仪器；易“疲劳”。,光电管 特点：内阻较大，光电流易放大 紫敏光电管：200nm625nm 红敏光电管：625nm1000nm 红敏光电管铯阴极 构造：阳极和光敏阴极 紫敏光电管银氧化铯 组成的真空二极管,图10-15 光电管检测示意图,1、照射光 2、阳极 3、光敏阴极 4、90V直流 电源 5、高电阻 6、直流放大器 7、指示器,金属或金属氧化物等光敏材料,光电倍增管 构造：与光电管相似，但在阳极和阴极之间增加了9个倍增极。 特点：灵敏度更高,图10-16光电倍增管示意图,光二极管阵列检测器 （photodiode array detector） 构造与原理： 晶体硅上紧密排列一系列光

4、二极管检测器，光透过晶体硅时，二极管输出的电信号与光强成正比。 二极管数目越多，分辨率越高 特点：能快速光谱采集,例：HP8452A型二极管阵列，在190nm 820nm范围内，由316个二极管组成 。每一个二极管，可在1/10秒内。每隔2nm测定一次，可同时并行测得316个数据，1/10秒就获得全光光谱。 二极管 1 2 3 316 测定（nm） 190 192 194 820 而一般分光光度计（光电管或光电倍增管），波长测定范围和间隔不变，测定速度1/10秒，则从190nm820nm，需扫描31.6秒才得全部数据。,显示器： 电表 数字显示 荧光屏 打印结果 曲线扫描等,5. 讯号处理与显

5、示器 将讯号放大并显示结果。包括运算过程。,显示方式： T A c ,回归方程 E A-曲线,波长范围: 波长准确度: 波长重现(复)性 透光率测量范围 吸光度测量范围 光度准确度 光度重复性 分辨率 杂散光,二、 分光光度计的光学性能与类型,1.光学性能,(以7501紫外-可见分光光度计为例),200nm900nm 显示与实际误差小于0.5nm 变动值0.5nm 0150% -0.170+2.00 测量误差T0.5%(K2Cr2O7) T值变动 0.5% 分辨谱线:0.1nm 220nm1%(g/mL)NaI 0.5%,单光束分光光度计 双光束分光光度计 光多道二极管阵列检测的分光光度计,2

6、.几种光路类型,图10-17 单光束分光光度计光路示意图,1、氘灯 2、钨灯 3，5、平面反射镜 4、聚光镜 6、进口狭缝 7、滤光系统 8，9球面反射镜 10光栅 11出口狭缝 12柱面透镜 13吸收池 14光电倍增管,仪器结构简单， 但对光源发光稳定性要求高,11,1,4,3,6,5,8,7,13,2,10,9,12,11,14,1，2同步斩光器（旋转扇面镜） 3单色器出光狭缝 5，6，7，8、凹面镜 9、平面镜 10，11、参比与样品吸收池 12、光电倍增管,图 单波长双光束分光光度计示意图,扇面镜每秒几十至几百转 单色光在很能短时间内交替通过 空白与试样液 可减免光源不稳定引入的误差。

7、,空白,样品,斩光器,斩光器,检测器,图10-19 二极管阵列分光光度计光路图,光源,吸收池,入口狭缝,消色差 聚光镜,二极管阵列检测器,全息光栅,消色差 聚光镜,光闸,比尔定律适用条件: 稀溶液，单色光,吸光度与浓度关系偏离Beer定律示意图,主要有： 1.化学因素 2.光学因素,第四节 偏离Beer定律的因素及减少 测量误差的方法,（与样品有关）,（与仪器有关）,一、溶液偏离Beer定律的因素,原因：浓度较大时，,1.化学因素,吸光粒子距离减小，影响其电 荷分布，使其吸收给定波长光 的能力改变；,溶液对光折射率有显著改变;,吸光物质有离解、缔合、光化作用、互变作用、或与溶剂的相互作用以及溶

8、剂的影响。,580,660,8,6,4,740nm,500,2,a,b,c,图11-9亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱 (a)亚甲蓝阳离子水溶液 (b)同上 ( c )同上,单体的 二聚体的,610,2.光学原因（与仪器有关）,1,2,图11-10入射光的谱 带宽度,0,透光强度,I,I/2,非单色光,比尔定律对单色光才成立。但为了保证足够的光强度，仪器提供的是具有一定谱带宽度的光源。,入射光不纯对吸光度的影响： 设有两束不同波长的光1与2被被测物吸收，吸收系数分别为E1与 E2，两种光各以强度为I01与I02同时入射试样，则,I1,I2,I01,I02,I,I0,故此混合光的透光率为：,只有当E

9、1=E2时，A=Ecl 当E1E2时，A值减小，产生负偏差 当E1E2时，A值增大，产生正偏差,1,2,A,测量波长选2,测量波长的选择,定量测量时，为有较好的灵敏度和准确度，应选择峰顶较平缓的吸收峰的最大吸收波长(max)作测量波长。,3,峰顶平缓处，吸光系数随波长变化不大，对Beer定律偏离程度小，对仪器谱带宽度的单色性要求没那么高,?,非平行光,i,故： 吸收池不得倾斜放置光路中,非平行光会增大光通过的液层的厚度，使A值偏高。,散射光和反射光,I,I0,反射,反射,散射,测量A值时，光强度的减弱并不完全是吸光物质的吸收，还有： 溶剂、容器的吸收 吸光质点的散射 吸收池内、外界面的反射,吸

10、收池,在测定波长范围应无吸收（测定波长要大于溶剂的极限波长）,紫外光区用石英池。,同一系列标准液采用同一吸 收池测量。,用不同的吸收池测量要校正 吸收池,解决办法：,溶剂,用空白溶液补偿 配制空白液（不含被测组分，其它成分与试液基本相同），测定时有3步 骤：,1、遮住光路，用电子线路调T=0% 2、入射光照射空白液，调T%=100% 3、入射光照射样品液，读T%=I / I0 %,把透过空白液的光强作为I0，基本抵消了因界面反射、吸光质点散射和溶剂、容器等的吸收而产生的影响,若存在以下两种情况，则不能完全用空白液补尝： 1、大分子试样（胶体、蛋白质类）或浑浊试样，因质点大，散射光强，不易配制相

11、同的空白液补尝，使透射光减弱，A值偏高 2、试样溶液与空白溶液的折射率有较大的差异,一些不在谱带宽度范围内的与所需波长相隔较远的光，称杂散光。,杂散光,仪器保养不善，光学元件受尘染或霉蚀。,杂散光的来源：,杂散光可使吸收光谱变形。也使吸光度值改变。,由于仪器噪音的影响，仪器测量T值过程中，存在一定幅度的偶然误差T，它对测定结果的相对误差的影响可由Lambret-Beer定律导出：,二、仪器测定引起的误差,透光率测量误差 来自仪器的噪声。 仪器的噪声有两类： 暗噪声：与光信号无关。 散粒噪声：随光信号强弱而变化。 (1)暗噪声：由光电检测器或热检测器与放大器电路等各部件的不确定性引起的。工作条件

12、一定时， 可视为定值 高精度仪器： 大多数仪器：,若仪器T=0.5%，A取值01 （T 100%10%） 代入 式得：,T% A T% A 95 0.022 10.2 40 0.399 1.36 90 0.046 5.3 30 0.523 1.38 80 0.097 2.8 20 0.699 1.55 70 0.155 1.63 10 1.000 2.17 50 0.222 1.44,10,8,6,4,2,0,20,40,60,80,100,T,T=36.8% A=0.434 误差最小,图11-11 相对误差与透光率的关系,当 时，适宜测量范围： T 20%65% A 0.20.7,结论： 1、仪器的T=0.5%时，若要求浓度的测量相对误差 2%，应通过控制溶液的浓度或厚度使测得的A值在0.20.7范围，透光率T在65%20%左右。 2、对高精度的分光光度计，T可低达0.01%，误差较小的范围可延伸到高吸收度区（A为-0.172）,2005版药典0.30.7,三、分光光度计的校正,1.波长的校正 短波长区校正：苯蒸气吸收光谱或苯 乙醇光谱 中波长区校正：氢灯或氘灯发射谱线 常用486.13nm（F线）656.28nm（C线） 长波长区校正：镨钕玻璃的吸收光谱,图10-21 苯蒸气的吸收光