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可見分光光度計(jì)問題探討
更新時(shí)間:2018-11-06 點(diǎn)擊次數(shù):1841

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和精密儀器制造的進(jìn)步, 分光 光度計(jì)的性能也在不斷優(yōu)化與完善。 分光光度計(jì)是將成 分復(fù)雜的光分解為光譜線的儀器, 其測(cè)量范圍包括波長 在 200~380 nm 的紫外光區(qū)以及波長在 380~780 nm 的可 見光區(qū)。 可見分光光度計(jì)具有靈敏度高、 適用范圍廣、 準(zhǔn)確度高、 結(jié)構(gòu)緊湊、 價(jià)格低、 操作簡(jiǎn)便、 取樣少以及 抗干擾性能*的優(yōu)勢(shì), 因此得到了十分廣泛的應(yīng)用。 通過應(yīng)用分光光度計(jì), 可對(duì)樣品進(jìn)行定性分析、 定量分 析。 定量分析即測(cè)定某溶液中某物質(zhì)的濃度, 定性分析 即根據(jù)測(cè)定的某物質(zhì)在不同波長的吸收光的峰值對(duì)該物 質(zhì)進(jìn)行定性。 不同光源均有自身*的發(fā)射光譜, 所 以, 可以應(yīng)用不同發(fā)光體作為分光光度計(jì)的光源, 其 中, 鎢燈所發(fā)波長范圍在 380~780 nm 的光, 經(jīng)過三棱 鏡折射之后, 能夠得到由紅橙黃綠藍(lán)靛紫構(gòu)成的連續(xù)光 譜, 可以作為可見分光光度計(jì)的光源。

1 可見分光光度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 可見分光光度計(jì)是一種精密的光譜化學(xué)分析設(shè)備, 具有精度高、 檢測(cè)限低、 價(jià)格低等特點(diǎn), 可進(jìn)行定量測(cè) 量、 動(dòng)力學(xué)測(cè)試、 OD 值直接測(cè)量、 光譜掃描、 多波長 測(cè)試以及食品安全檢測(cè)、 總磷總氮檢測(cè)、 重金屬檢測(cè)、 DNA-蛋白質(zhì)檢測(cè)、 農(nóng)藥殘留檢測(cè)等 [1]。 因此, 可見分 光光度計(jì)在日用化工、 食品制造、 飲料制造等領(lǐng)域得到 了廣泛應(yīng)用。 由此可見, 可見分光光度計(jì)有著良好的應(yīng) 用前景, 市場(chǎng)需求較大。 目前, 較為常見的分光光度計(jì)主要包括紫光可見分 光光度計(jì)、 紅外分光光度計(jì)、 熒光分光光度計(jì)以及原子 吸收分光光度計(jì)。 從分光光度計(jì)的組件方面來看, 機(jī)刻 光柵正在迅速被全息光柵所取代; 從分光光度計(jì)的構(gòu)型 方面來看, 微處理機(jī)控制的分光光度計(jì)逐漸取代手控單 光束、 雙光束自動(dòng)記錄構(gòu)型的分光光度計(jì); 雙波長分光光度計(jì)、 快速掃描分光光度計(jì)等新興分光光度計(jì)正在迅 速發(fā)展。 在當(dāng)今的信息社會(huì)化、 社會(huì)信息化時(shí)代背景 下, 實(shí)現(xiàn)可見分光光度計(jì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、 信息技術(shù)、 智 能技術(shù)等新興技術(shù)的有機(jī)結(jié)合, 提高可見分光光度計(jì)的 智能化水平、 自動(dòng)化程度, 確??梢姺止夤舛扔?jì)能夠保 持工作狀態(tài), 預(yù)防人為操作誤差的出現(xiàn), 從而可以 使可見分光光度計(jì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、 可靠性得到顯著 提高。 現(xiàn)階段, 提高可見分光光度計(jì)的智能化水平、 自 動(dòng)化程度, 是可見分光光度計(jì)的主要發(fā)展方向。 2 可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 2.1 可見分光光度計(jì)的工作原理 對(duì)于分光光度計(jì), 其工作原理是, 在光的照射下, 溶液中的物質(zhì)產(chǎn)生了對(duì)光的選擇性吸收效應(yīng)。 不同的物 質(zhì), 其吸收光譜也有所不同, 所以, 在某單色光通過溶 液的時(shí)候, 其能量被吸收而減弱, 物質(zhì)的濃度與光能量 的減弱程度之間存在一定的比例關(guān)系, 也就是朗伯比爾 定律: T=I/I0 A=KCL log (I0/I) =KCL 式中: T—— —透射比; I0—— —入射光強(qiáng)度; I—— —透射光強(qiáng)度; A—— —吸光度; K—— —吸收系數(shù); C—— —溶液濃度; L—— —溶液光路長度 [2]。 由朗伯比爾定律可以看出, 在溶液光路長度 L、 吸 收系數(shù) K 以及入射光強(qiáng)度 I0 保持不變的情況下, 溶液濃度 C 和透射光強(qiáng)度 I 成比例。

2.2 可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理 在可見分光光度計(jì)的使用過程中, 被測(cè)溶液被某單 色光透過之后, 光電池接收該單色光, 并將其轉(zhuǎn)換為電 信號(hào) PD, 經(jīng)前置放大器放大。 360~800 nm 光譜區(qū)域內(nèi) 的基準(zhǔn)信號(hào)不同, 根據(jù)不同的基準(zhǔn)信號(hào), 單片機(jī)的微處 理器轉(zhuǎn)換器發(fā)出指令, 改變前置放大器的放大倍數(shù), 至 基準(zhǔn)信號(hào)達(dá)到單片機(jī)微處理器程序要求為止。 基準(zhǔn)信號(hào) 進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào), 傳送給單片機(jī), 然 后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3 可見分光光度計(jì)的誤差來源 波長準(zhǔn)確度是可見分光光度計(jì)的主要計(jì)量指標(biāo), 其 指的是指示波長、 實(shí)際波長兩者之間的符合程度, 基于 此, 波長示值誤差對(duì)可見分光光度計(jì)的測(cè)量度有直 接影響。 雖然朗伯比爾定律是可見分光光度計(jì)的基本原 理與理論依據(jù), 但只在應(yīng)用單一波長的基礎(chǔ)上, 該定律 才成立。 在可見分光光度計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中, 若操作不當(dāng) 或不夠注意, 便會(huì)受到雜散光的影響。 雜散光指的是投 射在光檢測(cè)儀器上不同于設(shè)定波長的光的總和。 雜散光 所帶來的誤差與其數(shù)量基本相同 [3], 即, 若可見分光光 度計(jì)的雜散光為 1%, 則其導(dǎo)致的誤差也為 1%左右。 產(chǎn) 生雜散光的原因一是光學(xué)元件受到水珠、 霉斑或者灰塵 的污染; 二是出現(xiàn)了漏光, 使得復(fù)合光混入; 三是光學(xué) 元件發(fā)生損壞或者是位置出現(xiàn)改變等。 基線平直度也是可見分光光度計(jì)的主要計(jì)量指標(biāo), 其指的是可見分光光度計(jì)的全波段, 每一波長點(diǎn)的光度 噪聲。 基線平直度、 漂移以及噪聲結(jié)合, 能夠反映可見 分光光度計(jì)的綜合性能。 其中, 漂移指的是可見分光光 度計(jì)在 500 nm 處與時(shí)間有關(guān)的光度變化量; 噪聲指的 是可見分光光度計(jì)在 250 nm、 500 nm 處的光度噪聲。 基線平直度超差, 有可能導(dǎo)致圖譜掃描變形或是出現(xiàn)偽 峰, 給可見分光光度計(jì)的測(cè)量結(jié)果帶來較大誤差。 4 可見分光光度計(jì)的日常維護(hù)及保養(yǎng)

(1) 應(yīng)將可見分光光度計(jì)設(shè)備安裝在光源室, 并要 及時(shí)清潔密封窗、 反射鏡、 透鏡等光學(xué)元件, 不可用手 觸摸。 應(yīng)避免光電轉(zhuǎn)換元件受潮積塵、 強(qiáng)光照射, 不可 長時(shí)間暴光 [4]。 定期更換干燥劑, 避免單色器盒的色散 元件受潮。 儀器使用完畢或者是暫停使用時(shí), 用防塵套 罩住, 并放置防潮硅膠, 避免其受潮發(fā)霉。 對(duì)于反射 鏡、 透鏡上的灰塵, 應(yīng)使用吹氣球吹除; 而手指印及其
他雜質(zhì), 則需用擦鏡紙擦拭; 污染嚴(yán)重時(shí), 則需更換新 的反射鏡、 透鏡。

(2) 為了延長可見分光光度計(jì)光源的壽命, 在日常 使用該儀器的過程中, 應(yīng)盡可能地減少開關(guān)儀器的次 數(shù)。 若光源亮度明顯減弱或者不穩(wěn)定, 則需及時(shí)更換新 的光源。 光源關(guān)閉后, 不可立即重新開啟; 如果兩次測(cè) 量之間的時(shí)間間隔較短, 可以不關(guān)燈。

(3) 分光系統(tǒng)是可見分光光度計(jì)中主要的光學(xué)元 件, 對(duì)其潔凈度、 精度的要求*, 切忌將密封機(jī)罩隨 意打開; 必須打開時(shí), 則需專業(yè)人員操作, 以避免分光 系統(tǒng)受損。

(4) 根據(jù)操作規(guī)范的要求, 正確使用吸收池, 對(duì)吸 收池的光學(xué)面進(jìn)行仔細(xì)保護(hù)。 若是吸收池上遭受有色物 質(zhì)的污染, 可使用 3 mol/L 的乙醇和 3 mol/L 的氯化氫混 合液進(jìn)行洗滌。 切忌在電爐或火焰上對(duì)吸收池進(jìn)行烘 烤、 加熱。

(5) 若是供電電源的電壓波動(dòng)較大, 則需給可見分 光光度計(jì)配備穩(wěn)壓器, 給予其有效的過壓保護(hù); 對(duì)長期 不用的可見分光光度計(jì), 應(yīng)定期通電 20~30 min, 以確 保其正常使用。 (6) 定期根據(jù) JJG 178—2007 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要 求, 檢定、 校準(zhǔn)可見分光光度計(jì), 確保其測(cè)量結(jié)果的可 靠性、 性。

5 結(jié)束語

可見分光光度計(jì)是一種集電子技術(shù)、 緊密機(jī)械及光 學(xué)科技為一體的理化分析儀器, 有著廣闊的發(fā)展空間。 可見分光光度計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中, 會(huì)受到波長準(zhǔn)確度、 基 線平直度等方面誤差的影響, 為此, 應(yīng)在日常使用過程 中加強(qiáng)對(duì)可見分光光度計(jì)的維護(hù)與保養(yǎng), 確保可見分光 光度計(jì)的作用能夠得到充分發(fā)揮。


 

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