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什么是分光光度计及原理

2024/11/16 14:38:05

分光光度计是一种能够将光分成各种波长，用分光光照射样品，并测量穿过样品并反射的光的波长和量的装置。

分光光度计是用途广泛的分析仪器，广泛应用于研发、质量控制和化学分析等领域。典型的仪器包括真空紫外分光光度计（VUV）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）和红外分光光度计（IR），它们各自使用不同波长范围的光来产生不同的结果。

分光光度计原理
分光光度计可以检测样品透射或反射的光并获得相应的光谱。通过分析这些光谱，可以获得有关样品的各种信息。例如，可以根据峰值强度对样品进行定量分析，根据光谱波形进行定性分析，以及对电子状态、分子结构和材料特性进行评估。

设备主要由光源、光谱部分、样品部分、检测器等组成。光源是发出分析光的部分，主要使用两种：用于紫外区的氘放电管和用于可见光和近红外区的钨丝灯。
光谱仪的作用是从光源发出的光中选择特定波长的光，有滤光片型、棱镜型、衍射光栅型等。样品部分包含装有待测样品的池，主要使用玻璃或石英制成的池。

检测器将从样品传输的光转换成电信号。有光半导体（光电管）、光电倍增管（光电倍增管）等多种类型。

分光光度计的类型
分光光度计是一种可以用光照射样品并测量透射光和反射光的波长和吸收量的装置。根据其发出的光，有多种类型的设备。本文概述了三种分光光度计：真空紫外分光光度计、紫外可见分光光度计和红外分光光度计。

1.真空紫外分光光度计（VUV）
该装置使用真空紫外区（200 nm以下）的光作为光源，检查物质透射和反射的光。真空紫外区的光被氧和氮分子吸收，因此必须在真空中测量。用于评估材料特性。

2.紫外可见分光光度计（UV-Vis）
该装置采用紫外光（200-380nm）或可见光（380-780nm）作为光源，可以检查材料透射和反射的光。可以对样品中的成分进行定性和定量分析。

3、红外分光光度计（IR）
这是一种利用红外光作为光源来检查物质透过和反射的光的装置。近红外分光光度计使用近红外线（780-2500nm），红外分光光度计使用中红外线（2500-25000nm））有两种类型的分光光度计。您可以估计分子键和官能团，并对成分进行定量分析。

此外，特殊的分光光度计还包括检测样品散射的拉曼散射光以识别分子结构并评价材料的物理性质的拉曼光谱仪，以及以非色散方式同时检测所有波长的光的干涉仪。傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)，可检测波长并通过执行傅里叶变换计算每个波长分量。

1、单光束和双光束
分光光度计的光学系统根据用途的不同而有很大差异。我们将以单光束法和双光束法为例进行说明。

单光束（单光束）法是指用光谱仪分离的单色光（单一波长的光）照射样品，并由检测器检测反射或透射光的一类光学系统。由于光学系统配置非常简单，因此可以以相对较低的价格获得。然而，它也是一种光学系统，随着时间的推移，由于光源波动和器件自热引起的漂移，很容易产生误差，而且虽然简单，但不适合需要高精度的测量。导致大量的测量误差。

双束（doublebeam）方法改善了这些缺点。在双光束法中，使用半反射镜等将分光计分离的光分成样品光和参考光。样品光照射在样品上，反射光和透射光被检测器检测到，与单光束法类似。一根参考光束用于校正由设备引起的漂移。

参考光和样本光都含有设备引起的误差，因此通过处理从参考光获得的信号和从样本光获得的信号来消除影响。

2、分光光度计日常维护指南
测量仪器的问题是保持和保证其准确性。分光光度计也不例外。一旦发生故障再采取措施就来不及了，因此日常检查必不可少。

作为指导，我们将介绍分光光度计的一些重要指标。每天管理该指数可以尽早发现异常情况。

波长精度
是指设备检测到的波长与光源波长之间的误差。光源或检测器的准确性可以通过每天进行检查来检查。

波长重复性
是指重复测量同一波长时波长的变化。使用方差、标准差和平均值来管理误差。

分辨率
评估测量单色光时的带宽。带宽有多种定义，但这里我们将使用 FWHM 来管理它。

杂散光是
指从设备获得的目标波长以外的光。如果不定义杂散光，所获得的光谱的准确性将变得不清楚。

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