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( 1) 光源

要求能提供所需波長范圍的連續光譜, 穩定而有足夠的強度。常用的有白熾燈( 鎢比燈、鹵鎢燈等) 、氣體放電燈( 氫燈、氘燈及氙燈等) 、金屬弧燈( 各種汞燈) 等多種。鎢燈和鹵鎢燈發射320~ 2000 nm 連續光譜, zui適宜工作范圍為360~ 1000 nm, 穩定性好, 用作可見光分光光度計的光源。氫燈和氘燈能發射150~ 400nm的紫外光, 可用作紫外光區分光光度計的光源。紅外線光源則由納恩斯特( Nernst) 棒產生。汞燈發射的

不是連續光譜, 能量絕大部分集中在25316 nm 波長外, 一般作波長校正用。

( 2) 分光系統( 單色器)

單色器是指能從混合光波中分解出來所需單一波長光的裝置, 由棱鏡或光柵構成。用玻璃制成的棱鏡色散力強, 但只能在可見光區工作, 石棱鏡工作波長范圍為185~ 4000nm, 在紫外區有較好的分辨率而且也適用于可見光區和近紅外區。棱鏡的特點是波長越短, 色散程度越好。所以用棱鏡的分光光度計, 其波長刻度在紫外區可達到012nm, 而在長波段只能達到5nm。有的分光光系統是衍射光柵, 即在石英或玻璃的表面上刻劃許多平行線, 刻線處不透光, 于是通過光的干涉和衍射現象, 較長的光波偏折的角度大, 較短的光波偏折的角度小, 因而形成光譜。

( 3) 狹縫

狹縫是指由一對隔板在光通路上形成的縫隙, 用來調節入射單色光的純度和強度, 也直接影響分辨率。狹縫可在0~ 2mm 寬度內調節, 由于棱鏡色散力隨波長不同而變化, 較先進的分光光度計的狹縫寬度可隨波長一起調節。

( 4) 比色杯

比色杯也叫樣品池或比色皿, 用來盛溶液, 各個杯子壁厚度等規格應盡可能*相等, 否則將產生測定誤差。玻璃比色杯只適用于可見光區, 在紫外區測定時要用石英比色杯。

( 5) 檢測器系統

有許多金屬能在光的照射下產生電流, 光愈強電流愈大, 此即光電效應。因光照射而產生的電流叫做光電流。受光器有兩種, 一是光電池, 二是光電管。光電池的組成種類繁多, zui常見的是硒光電池。當連續照射一段時間會產生疲勞現象而使光電流下降, 要在暗中放置一些時候才能恢復。因此使用時不宜長期照射, 以防止光電池因疲勞而產生誤差。光電管裝有一個陰極和一個陽極, 陰極是用對光敏感的金屬( 多為堿土金屬的氧化物) 做成。光愈強, 電子放出愈多, 電子是帶負電的, 被吸引到陽極上而產生電流。光電管產生電流很小, 需要放大。分光光度計中常用電子倍增光電管, 在光照射下所產生的電流比其他光電管要大得多, 這就提高了測定的靈敏度。

檢測器產生的光電流以某種方式轉變成模擬的或數字的結果, 模擬輸出裝置包括電流表、電壓表、記錄器、示波器及與計算機聯用等, 數字輸出則通過模擬/ 數字轉換裝置如數字式電壓表等。

分光光度技術的基本應用

211 測定溶液中物質的含量

可見或紫外分光光度法都可用于測定溶液中物質的含量。測定標準溶液( 濃度已知的溶液) 和未知液( 濃度待測定的溶液) 的吸光度, 進行比較, 由于所用吸收池的厚度是一樣的。也可以先測出不同濃度的標準液的吸光度, 繪制標準曲線, 在選定的濃度范圍內標準曲線應該是一條直線, 然后測定出未知液的吸光度, 即可從標準曲線上查到其相對應的濃度。含量測定時所用波長通常要選擇被測物質的zui大吸收波長, 這樣做有兩個好處: ( 1) 靈敏度大, 物質在含量上的稍許變化將引起較大的吸光度差異; ( 2) 可以避免其他物質的干擾。

212 用紫外光譜鑒定化合物

使用分光光度計可以繪制吸收光譜曲線。方法是用各種波長不同的單色光分別通過某一濃度的溶液,測定此溶液對每一種單色光的吸光度, 然后以波長為橫座標, 以吸光度為縱座標繪制吸光度) 波長曲線,此曲線即吸收光譜曲線。各種物質有它自己一定的吸收光譜曲線, 因此用吸收光譜曲線圖可以進行物質種類的鑒定。一定物質在不同濃度時, 其吸收光譜曲線中, 峰值的大小不同, 但形狀相似, 即吸收高峰和低峰的波長是一定不變的。紫外線吸收是由不飽和的結構造成的, 含有雙鍵的化合物表現出吸收峰。紫外吸收光譜比較簡單, 同一種物質的紫外吸收光譜應*一致, 但具有相同吸收光譜的化合物其結構不一定相同。除了特殊情況外, 單獨依靠紫外吸收光譜決定一個未知物結構, 必須與其他方法配合。紫外吸收光譜分析主要用于已知物質的定量分析和純度分析。