紫外可见分光光度计的工作原理

紫外可见分光光度计是由光源、单色器、吸收池、检测器和信号处理器等部件组成。光源的功能是提供足够强度的、稳定的连续光谱。紫外光区通常用氢灯或氘灯。见光区通常用钨灯或卤钨灯。单色器的功能是将光源发出的复合光分解并从中分出所需波长的单色光。色散元件有棱镜和光栅两种。

可见光区的测量用玻璃吸收池，紫外光区的测量须用石英吸收池。检测器的功能是通过光电转换元件检测透过光的强度，将光信号转变成电信号。常用的光电转换元件有光电管、光电倍增管及光二极管阵列检测器。分光光度计的分类方法有多种：按光路系统可分为单光束和双光束分光光度计；按测量方式可分为单波长和双波长分光光度计；按绘制光谱图的检测方式分为分光扫描检测与二极管阵列全谱检测。

紫外可见分光光度计原理

分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后，发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。

分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。它是带状光谱，反映了分子中某些基团的信息。可以用标准光图谱再结合其它手段进行定性分析。

根据Lambert-Beer定律说明光的吸收与吸收层厚度成正比，比耳定律说明光的吸收与溶液浓度成正比；如果同时考虑吸收层厚度和溶液浓度对光吸收率的影响，即得朗伯-比耳定律。即A=εbc，(A为吸光度，ε为摩尔吸光系数，b为液池厚度，c为溶液浓度)就可以对溶液进行定量分析。

将分析样品和标准样品以相同浓度配制在同一溶剂中，在同一条件下分别测定紫外可见吸收光谱。若两者是同一物质，则两者的光谱图应完全一致。如果没有标样，也可以和现成的标准谱图对照进行比较。这种方法要求仪器准确，精密度高，且测定条件要相同。

实验证明，不同的极性溶剂产生氢键的强度也不同，这可以利用紫外光谱来判断化合物在不同溶剂中氢键强度，以确定选择哪一种溶剂。

紫外可见分光光度计的基本结构

紫外可见分光光度计主要由电光系统、光学系统、光电系统、电子系统和数据处理、输出打印系统等几个部分组成。

(1)电光系统 ：

电光系统主要由氘灯、钨灯和相应的电源组成。电光系统对整机的稳定性有很大的影响，是仪器不稳定的主要原因之一。

(2)光学系统：

光学系统包括外光路系统(转向平面镜、聚光镜)、单色器两个主要部分；其中，外光路和单色器各有很多类型。单色器是紫外可见分光光度计杂散光的主要来源，是整机使用时，主要分析误差的来源之一。

(3)光电系统：

光电系统是将光信号变为电信号的关键部件，直接影响仪器的灵敏度和适用范围；一般有光电管、光电倍增管、硅光电池、二极管阵列等。

(4)电子系统：

电子系统主要由放大器、A/D变换器等组成；其中的放大器，也是影响整机灵敏度、稳定性的主要部件。它又是仪器噪声的主要来源部件，直接影响紫外可见分光光度计的分析误差。 

(5)数据处理、输出打印系统：

数据处理、输出打印系统是决定整机的自动化程度的关键部件；特别是软件部分，直接影响紫外可见分光光度计的质量。

紫外可见分光光度计的类型

目前，国际上通常按紫外可见分光光度计的仪器结构将其分为单光束、双光束和双波长三类。

(一)单光束分光光度计

常用的单光束可见分光光度计有721型、722型、723型、724型、727型等。常用的紫外可见分光光度计有751G型、752型、753型、754型、756M型等。

单光束是指从光源发出的光，经过单色器等—系列光学元件，通过吸收池，Z后照在检测器上时，始终为一束光。它只有一束单色光(光束只能交替通过参比溶液、样品溶液)，一只比色皿，一只光电转换器。工作时，一条光路，先通过多比溶液，再通过试样溶液进行光强度的测量。

单光束分光光度计的特点是结构简单、价格低，主要适用于做定量分析，测量结果受电源的波动影响较大，容易给测量结果带来较大的误差。所以，它们在使用上受到限制。一般来讲，要求较高的制药行业、质量检验行业等不适宜使用单光束紫外可见分光光度计。

(二)双光束分光光度计

常见的双光束紫外可见分光光度计主要有710型、730型、7MMc型、760cRT型等。双光束分光光度计就是有两束单色光的紫外可见分光光度计。其光路设计基本上与单光束分光光度计相似。区别是在单色器与吸收弛之间加了一个切光器，其作用是以一定的频率把一个光束交替分为强度相等的两束光，使一路通过参比溶液，另一路通过样品溶液。然后由检测器交替接收参比信号和样品信号。接收的光信号转变成电信号后，由前置放大器放大，并进一步解调、放大、补偿等，Z后由显示系统显示。

(三)双波长分光光度计

双波长分光光度计采用两个单色器，可以同时得到两束波长不同的单色光，其光路，光源发出的光被两个单色器分别分离出波长为4和4z的单色光，通过切光器，将两束光以一定的时间间隔交替照射到装有样品试液的同一个吸收池，由检测器显示出试液在波长4和4z的透射比或吸光度。双波长分光光度计不仅能测量高浓度试样、多组分混合试样，而义测定混浊样品时比单波长测定更灵敏、更有选择性。双波长测定时，两个波长的光通过同一吸收池，以消除因吸收它的参数不同、位置不同、污垢以及制备参比溶液等带来的误差，从而可以显著地提高测定的准确度。