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可见分光光度计相关问题探讨
时间:2018-10-09 点击次数:570

随着科学技术的发展和精密仪器制造的进步, 分光光度计的性能也在不断优化与完善。 分光光度计是将成分复杂的光分解为光谱线的仪器, 其测量范围包括波长在 200~380 nm 的紫外光区以及波长在 380~780 nm 的可见光区。 可见分光光度计具有灵敏度高、 适用范围广、准确度高、 结构紧凑、 价格低、 操作简便、 取样少以及抗干扰性能优越的优势, 因此得到了十分广泛的应用。通过应用分光光度计, 可对样品进行定性分析、 定量分析。 定量分析即测定某溶液中某物质的浓度, 定性分析即根据测定的某物质在不同波长的吸收光的峰值对该物质进行定性。 不同光源均有自身独特的发射光谱, 所以, 可以应用不同发光体作为分光光度计的光源, 其中, 钨灯所发波长范围在 380~780 nm 的光, 经过三棱镜折射之后, 能够得到由红橙黄绿蓝靛紫构成的连续光谱, 可以作为可见分光光度计的光源。

1 可见分光光度计的发展趋势

可见分光光度计是一种精密的光谱化学分析设备,具有精度高、 检测限低、 价格低等特点, 可进行定量测量、 动力学测试、 OD 值直接测量、 光谱扫描、 多波长测试以及食品安全检测、 总磷总氮检测、 重金属检测、

DNA-蛋白质检测、 农药残留检测等 [1]。 因此, 可见分光光度计在日用化工、 食品制造、 饮料制造等领域得到了广泛应用。 由此可见, 可见分光光度计有着良好的应用前景, 市场需求较大。

目前, 较为常见的分光光度计主要包括紫光可见分光光度计、 红外分光光度计、 荧光分光光度计以及原子吸收分光光度计。 从分光光度计的组件方面来看, 机刻光栅正在迅速被全息光栅所取代; 从分光光度计的构型方面来看, 微处理机控制的分光光度计逐渐取代手控单光束、 双光束自动记录构型的分光光度计; 双波长分光光度计、 快速扫描分光光度计等新兴分光光度计正在迅速发展。 在当今的信息社会化、 社会信息化时代背景下, 实现可见分光光度计与计算机技术、 信息技术、 智能技术等新兴技术的有机结合, 提高可见分光光度计的智能化水平、 自动化程度, 确保可见分光光度计能够保持工作状态, 预防人为操作误差的出现, 从而可以使可见分光光度计检测结果的准确性、 可靠性得到显著提高。 现阶段, 提高可见分光光度计的智能化水平、 自动化程度, 是可见分光光度计的主要发展方向。

2 可见分光光度计的结构原理

2.1 可见分光光度计的工作原理

对于分光光度计, 其工作原理是, 在光的照射下,溶液中的物质产生了对光的选择性吸收效应。 不同的物质, 其吸收光谱也有所不同, 所以, 在某单色光通过溶液的时候, 其能量被吸收而减弱, 物质的浓度与光能量的减弱程度之间存在一定的比例关系, 也就是朗伯比尔定律:
T=I/I0A=KCLlog (I0/I) =KCL式中:T—透射比;I0—入射光强度;I—透射光强度;A—吸光度;K—吸收系数;C—溶液浓度;L—溶液光路长度 [2]。由朗伯比尔定律可以看出, 在溶液光路长度 L、 吸收系数 K 以及入射光强度 I0 保持不变的情况下, 溶液浓度 C 和透射光强度 I 成比例。

2.2 可见分光光度计的结构原理

在可见分光光度计的使用过程中, 被测溶液被某单色光透过之后, 光电池接收该单色光, 并将其转换为电信号 PD, 经前置放大器放大。 360~800 nm 光谱区域内的基准信号不同, 根据不同的基准信号, 单片机的微处理器转换器发出指令, 改变前置放大器的放大倍数, 至基准信号达到单片机微处理器程序要求为止。 基准信号进入模数转换器, 转换为数字信号, 传送给单片机, 然后进行数据处理。

3 可见分光光度计的误差来源波长准确度是可见分光光度计的主要计量指标, 其指的是指示波长、 实际波长两者之间的符合程度, 基于此, 波长示值误差对可见分光光度计的测量度有直接影响。 虽然朗伯比尔定律是可见分光光度计的基本原理与理论依据, 但只在应用单一波长的基础上, 该定律才成立。 在可见分光光度计的实际应用中, 若操作不当或不够注意, 便会受到杂散光的影响。 杂散光指的是投射在光检测仪器上不同于设定波长的光的总和。 杂散光所带来的误差与其数量基本相同 [3], 即, 若可见分光光度计的杂散光为 1%, 则其导致的误差也为 1%左右。 产

生杂散光的原因一是光学元件受到水珠、 霉斑或者灰尘的污染; 二是出现了漏光, 使得复合光混入; 三是光学元件发生损坏或者是位置出现改变等。

基线平直度也是可见分光光度计的主要计量指标,其指的是可见分光光度计的全波段, 每一波长点的光度噪声。 基线平直度、 漂移以及噪声结合, 能够反映可见分光光度计的综合性能。 其中, 漂移指的是可见分光光度计在 500 nm 处与时间有关的光度变化量; 噪声指的是可见分光光度计在 250 nm、 500 nm 处的光度噪声。基线平直度超差, 有可能导致图谱扫描变形或是出现伪峰, 给可见分光光度计的测量结果带来较大误差。

4 可见分光光度计的日常维护及保养

(1) 应将可见分光光度计设备安装在光源室, 并要及时清洁密封窗、 反射镜、 透镜等光学元件, 不可用手触摸。 应避免光电转换元件受潮积尘、 强光照射, 不可长时间暴光 [4]。 定期更换干燥剂, 避免单色器盒的色散元件受潮。 仪器使用完毕或者是暂停使用时, 用防尘套罩住, 并放置防潮硅胶, 避免其受潮发霉。 对于反射镜、 透镜上的灰尘, 应使用吹气球吹除; 而手指印及其他杂质, 则需用擦镜纸擦拭; 污染严重时, 则需更换新的反射镜、 透镜。

(2) 为了延长可见分光光度计光源的寿命, 在日常使用该仪器的过程中, 应尽可能地减少开关仪器的次数。 若光源亮度明显减弱或者不稳定, 则需及时更换新的光源。 光源关闭后, 不可立即重新开启; 如果两次测量之间的时间间隔较短, 可以不关灯。

(3) 分光系统是可见分光光度计中主要的光学元件, 对其洁净度、 精度的要求极高, 切忌将密封机罩随意打开; 必须打开时, 则需专业人员操作, 以避免分光系统受损。

(4) 根据操作规范的要求, 正确使用吸收池, 对吸收池的光学面进行仔细保护。 若是吸收池上遭受有色物质的污染, 可使用 3 mol/L 的乙醇和 3 mol/L 的氯化氢混合液进行洗涤。 切忌在电炉或火焰上对吸收池进行烘烤、 加热。

(5) 若是供电电源的电压波动较大, 则需给可见分光光度计配备稳压器, 给予其有效的过压保护; 对长期不用的可见分光光度计, 应定期通电 20~30 min, 以确保其正常使用。

(6) 定期根据 JJG 178—2007 等相关标准中的要求, 检定、 校准可见分光光度计, 确保其测量结果的可靠性、 性。

5 结束语

可见分光光度计是一种集电子技术、 紧密机械及光学科技为一体的理化分析仪器, 有着广阔的发展空间。可见分光光度计在实际应用中, 会受到波长准确度、 基线平直度等方面误差的影响, 为此, 应在日常使用过程中加强对可见分光光度计的维护与保养, 确保可见分光光度计的作用能够得到充分发挥。

 

 

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