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紫外分光光度计的发展趋势探析
时间:2018-10-27 点击次数:615

紫外分光光度计是一类很重要的分析仪器,因此,介绍了其基本原理和组成,论述了紫外分光光度计当前在国 内外的主要应用领域,并对紫外分光光度计的发展趋势进行了分析。 

1  紫外分光光度计的原理 紫外分光光度计仪器分析法广泛应用于工农业各部门和科 学研究的各个领域中,它是利用物质分子吸收紫外可见光谱区 辐射的一种仪器分析方法。其基本原理是依据朗伯·比尔定律, 即光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关,光的吸收与 吸收层厚度、溶液浓度、光吸收率成正比,可用下式表示: A=k×b×c.(1) 式(1)中:A 为吸光度;k 为摩尔吸光系数;b 为光程,即盛 放溶液的液槽的透光厚度;c 为溶液浓度。 当物质分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后,会发 生电子能级跃迁,从而产生吸收光谱。各种不同的分子、原子 和不同分子空间结构组成了自然界中形态各异的物质。因此, 物质吸收光能量的情况也不尽相同。依据物质特有的吸收光谱 曲线上的某些特征波长处的吸光度,即可判定或测定该物质的 含量,从而对物质进行定量和定性的分析。

2  紫外分光光度计的组成 紫外分光光度计型号种类繁多,其基本结构由光学系统、电光 系统、光电系统、电子系统、数据处理和输出打印系统等部分组成。
光学系统由转向平面镜、聚光镜外光路系统、单色器三部 分组成。其中,单色器是紫外分光光度计杂散光的主要来源, 直接影响着整机的分析误差;单色器和外光路系统有很多类型。
电光系统由氘灯、钨灯和相应的电源组成,它直接影响着 整机运行的稳定性。 光电系统由硅光电池、光电管、光电倍增管、晶体管阵列 组成,作用是将光信号转换为电信号,反映了仪器整机的灵敏 度和适用范围。 电子系统由 A/D 变换器、放大器等组成,作用是对电信号进 行相应的处理,以适于显示和识别。放大器是产生仪器噪声的主 要来源,对仪器的稳定性、灵敏度和分析误差有较大的影响。 数据处理、输出打印系统负责显示和输出电信号,特别是 对软件部分,决定了紫外分光光度计的可操作性和质量。 

3  国内外的应用现状 国内外的应用现状分为以下 8方面:①对环境水样进行快速 在线监测。利用紫外可见光谱分析法可直接或间接地测定水中大 多数金属离子、非金属离子和有机污染物的含量,可实现对环境 水样快速在线监测和对多种水质参数的检测。②由于大部分药物 都能在紫外区产生吸收峰,因此,大吸收波长和摩尔吸收系数 可利用紫外分光光度计检定物质的常用物理参数。将分析样品和 标准样品以相同浓度配制在同一溶剂中,在相同的测定条件下分 别测定紫外可见吸收光谱,可判定两者是否为同一物质,准确性 高。目前,使用紫外分光光度计分析检测多的药品有维生素、 解热药、降血压药、抗生素、去痛药、腹泻药、镇咳药、滴眼药 和某些妇科药等。③通过使用紫外分光光度计测定某些饮料或发 酵产品,从而使饮料产品的色差符合要求,或确定发酵的完成程 度、定性分析食品中的成分,以便排除食品中违禁使用的食品添 加剂或水产品中的有害物质,从而对食品或某些水产品进行质量 控制。④因氨基酸对紫外光的主要吸收波长为230 nm,因此,但在检测分析时,要注意防止氨基酸溶剂带来的干扰吸收 线问题。⑤由于DNA/蛋白质分子内的嘌呤碱、嘧啶碱、酪氨酸、 苯丙氨酸、色氨酸和肽键等,及其由它们参与组成的核昔、核苷 酸和核酸在一定波长范围内对紫外光具有吸收作用,因此,利用 该特性,可以准确、可靠地测定乳制品中的蛋白质含量。⑥对农 药及其残留物中的有害物质含量进行分析。比如农作物中的某些 农药原体、农药的有毒代谢物、农药的降解物和杂质等。⑦由于 石油的两个特征吸收峰 225 nm 和254 nm 是测定炼油厂污水中 含油量时选用的吸收波长,因此,应用紫外分光光度计对石油油 品进行分析,可方便地测定石油的含量,从而控制石油工业产品 的质量。⑧紫外分光光度计分析法可方便地测定饲料的原料、添 加剂、混合饲料中的各种维生素、苯甲酸、乙酸酯、胡萝卜素、 氨基酸、钾、铁、硒、碘、铜、锰、磺胺类药物、灰黄 霉素、二甲硝咪唑和普鲁卡因等的含量。 

4  紫外分光光度计的发展趋势 紫外分光光度计的发展趋势分为以下 6 方面:①单色器、检 测器、显示或记录系统、光源等分光光度计组件的不断发展和完 善。特别是全息光栅技术的飞速发展,使成本不断降低,正在迅 速取代机刻光栅。紫外分光光度计的显示设备已普遍配置了液晶 显示屏等显示设备,比如美国珀金埃尔默公司生产的 555 型分光 光度计。②新型紫外分光光度计配备了种类丰富的附件产品,比 如积分球、试管架、蠕动泵进样、微量样品池架、特定样品池架、 恒温池架、光纤探测装置和镜面反射附件等。③计算机控制技术 正在不断被应用到紫外分光光度计中,比如日本日立公司生产的 340型紫外分光光度计,大大改善了仪器的性能,提高了自动化程 度。④新型紫外分光光度计的性能在不断提高。比如,我国北京 瑞利公司生产的 UV-2200 型紫外分光光度计,其杂散光可达到到 1/100 000,光谱带宽由0.1 nm到5 nm分6档可变,具有小0.1 nm 的光谱分辨率。⑤紫外分光光度计的功能逐步增多,实现了一机 多用。比如,岛津公司的 UV-1240 紫外分光光度计既具有常规光 度检测功能,又可以作为生物酶和水质分析的专用仪器。⑥紫外 分光光度计不断向着小型化、便携化、分析高速化的方向发展。 比如,美国海洋光学公司 2001年推出的 USB2000型微型光度计, 其质量只有 200 g,可与 PC机通过 USB接口连接,采用 2 048 位 元的 CCD检测器,快积分时间只有3 ms。 

5  结束语 随着相关领域科学技术的不断发展,紫外分光光度计仪器 分析技术正迅速向着快速、准确、自动、灵敏和适应强等方向 迅速发展。仪器科研工作者要熟练掌握各种常规分析仪器的性 能和操作方法,确保顺利开展祥光科研工作。

 

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