紫外可見分光光度計基于物質分子對紫外-可見光的選擇性吸收特性,通過測量吸光度實現物質的定性與定量分析。其核心原理遵循朗伯-比爾定律(A=εbc),即吸光度(A)與溶液濃度(c)、光程長度(b)及摩爾吸光系數(ε)成正比。當特定波長的光通過溶液時,分子吸收光子能量引發電子能級躍遷,導致透射光強度衰減,通過檢測衰減程度可推算物質濃度。
光路系統由五大核心模塊構成:
光源系統:采用雙光源設計,紫外區(180-370nm)使用氘燈,通過電弧放電激發氘分子產生連續光譜;可見光區(350-1000nm)采用鎢燈或鹵鎢燈,利用熱輻射原理發射連續光譜。兩者通過光源鏡切換實現波長無縫覆蓋。
單色器系統:以Czerny-Turner型光柵單色器為核心,通過入射狹縫聚焦復合光,經反射鏡準直后由光柵衍射分光,再通過出射狹縫篩選目標波長。現代儀器配備可調狹縫(0.2-4.0nm帶寬),結合濾光輪實現紫外/可見/近紅外波段快速切換。
樣品室系統:采用雙光束設計,通過雙斬波器將單色光分為樣品光與參比光,同步照射至比色皿。比色皿材質依波長區分:石英材質用于紫外區(透光率≥80%@200nm),玻璃材質用于可見光區,確保光路垂直性以減少反射損失。
檢測器系統:常用光電倍增管(PMT)或硅光電二極管,將透射光強度轉換為電信號。PMT通過二次電子發射實現高靈敏度檢測(可達10??電流),適用于弱光信號測量。
信號處理系統:集成微處理器與模數轉換模塊,將電信號放大、濾波后轉換為數字信號,通過顯示終端輸出吸光度、透射率及光譜曲線。現代儀器支持多波長同步掃描與數據存儲功能。
技術演進方向:雙光束系統通過動態校準消除光源波動干擾,結合二極管陣列檢測器實現全波長同步采集,使掃描速度提升至毫秒級。例如,Cary100型儀器通過優化光柵偏轉驅動與狹縫調節機構,將波長重復性誤差控制在±0.1nm以內,顯著提升定量分析精度。
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