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分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)與使用方法

[2012/3/2]

　　1.分光光度法定義與應(yīng)用

　　1.1定義:分光光度法是利用物質(zhì)所特有的吸收光譜來鑒別物質(zhì)或測定其含量的分析檢測技術(shù).

　　1.2特點(diǎn):靈敏,精確,快速和簡便,在復(fù)雜組分系統(tǒng)中,不需要分離,即能檢測出其中所含的極少量物質(zhì).

　　1.3應(yīng)用:生物<>化學(xué)研究中廣泛使用的方法之一,廣泛用于糖,蛋白質(zhì),核酸,酶等的快速定量檢測.

　　2.分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

　　2.1分光光度計(jì)的分類

　　2.2分光光度計(jì)工作原理

　　2.3分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

　　2.4分光光度法的測量誤差

　　2.5顯色反應(yīng)及其影響因素

　　2.1分光光度計(jì)的分類

　　分光光度計(jì)的分類

　　紅外分光光度計(jì):測定波長范圍為大于760nm的紅外光區(qū)

　　可見光分光光度計(jì):測定波長范圍為400~760nm的可見光區(qū)

　　紫外分光光度計(jì):測定波長范圍為200～400nm的紫外光區(qū)

　　2.2分光光度計(jì)工作原理

　　人眼可見的光只占電磁波譜的很小—部分(400~760nm)

　　它是一種頻率較大的電磁波.電磁波按頻率大小,從頻率最小的無線電波到頻率最大的γ-射線排成一列,即組成電磁波的波譜,如下圖所示.

　　2.2.1分光光度計(jì)的光譜范圍

　　包括波長范圍為400~760nm的可見光區(qū)和波長范圍為200～400nm的紫外光區(qū).不同的光源都有其特有的發(fā)射光譜,因此可采用不同的發(fā)光體作為儀器的光源.

　　鎢燈的發(fā)射光譜:鎢燈光源所發(fā)出的400～760nm波長的光譜,光通過三棱鏡折射后,可得到由紅,橙,黃,綠,藍(lán),靛,紫組成的連續(xù)色譜;該色譜可作為可見光分光光度計(jì)的光源.

　　氫燈的發(fā)射光譜:氫燈能發(fā)出185～400nm波長的光譜,可作為紫外光光度計(jì)的光源.

　　2.2.2物質(zhì)的吸收光譜(1)

　　如果在光源和棱鏡之間放上某種物質(zhì)的溶液,此時(shí)在屏上所顯示的光譜已不再是光源的光譜,它出現(xiàn)了幾條暗線,即光源發(fā)射光譜中某些波長的光因溶液吸收而消失,這種被溶液吸收后的光譜稱為該溶液的吸收光譜.

　　不同物質(zhì)的吸收光譜是不同的.因此根據(jù)吸收光譜,可以鑒別溶液中所含的物質(zhì).

　　2.2.2物質(zhì)的吸收光譜(2)

　　當(dāng)光線通過某種物質(zhì)的溶液時(shí),透過的光的強(qiáng)度減弱.因?yàn)橛幸徊糠止庠谌芤旱谋砻娣瓷浠蚍稚?一部分光被組成此溶液的物質(zhì)所吸收,只有一部分光可透過溶液.

　　入射光=反射光 分散光 吸收光 透過光

　　如果我們用蒸餾水(或組成此溶液的溶劑)作為"空白"去校正反射,分散等因素造成的入射光的損失,則:

　　入射光=吸收光十透過光

　　2.2.3物質(zhì)吸光度(A)與透射比(T)的關(guān)系

　　設(shè)I0為經(jīng)過空白校正后入射光的強(qiáng)度;I為透過光的強(qiáng)度.

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知I=I0?10-εcl

　　式中,c表示吸收物質(zhì)的摩爾濃度;l表示吸收物質(zhì)的光徑,用cm表示;ε表示吸收物質(zhì)的摩爾消光系數(shù),它表示物質(zhì)對光的吸收特性,不同物質(zhì)的ε數(shù)值不同.所以I/I0=10-εcl

　　令T(透射比)=I/I0T=10-εcl

　　若以T對吸收物質(zhì)的濃度作圖,則得圖1-5-2中的曲線.

　　由上式可得1g(1/T)=εcl

　　lg(l/T)為物質(zhì)的吸光度(A)A=1g(1/T)

　　2.2.4Lambert-Beer定律(E=εcl)

　　上式說明了物質(zhì)的吸光度與吸收物質(zhì)的濃度和液層的厚度成正比,這就是光吸收的基本定律--Lambert-Beer(朗伯-比耳)定律.

　　2.3分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

　　無論哪一類分光光度計(jì)都包括:光源,單色器,吸收池,檢測器和測量儀表.分光光度計(jì)各部件的次序如圖所示:

　　5個基本部件

　　分光光度計(jì)的基本部件(1):

　　光源:分光光度計(jì)上常用的光源有兩種:鎢絲燈或氫燈,在可見光區(qū),近紫外光區(qū)和近紅外光區(qū)常用鎢絲燈作為光源;在紫外光區(qū)多使用氫弧燈.

　　單色器:把混合光波分解為單—波長光的裝置.在分光光度計(jì)中多用作為色散元件.

　　吸收池比色杯,比色皿,比色池)一般由玻璃,石英或熔凝石英制成,用來盛被測的溶液.在低于350nm的紫外光區(qū)工作時(shí),必須采用石英池或熔凝石英池.

　　分光光度計(jì)的基本部件(2):

　　吸收池(比色皿)必須與光束方向垂直.此外,每套比色皿的質(zhì)料,厚度應(yīng)完全相同,以免產(chǎn)生誤差.比色皿上的指紋,油污或壁上的沉積物都會顯著地影響其透光性,因此在使用前務(wù)必徹底清洗.

　　常用光電池,光電管和光電倍增管三種.

　　測量裝置—般常用的紫外光和可見光分光光度計(jì)有3種測量裝置,即電流表,記錄器和數(shù)字示值讀數(shù)單元.現(xiàn)代的儀器常附有自動記錄器,可自動描出吸收曲線.

　　檢測器

　　棱鏡與光柵

　　棱鏡:光波通過棱鏡時(shí),不同波長的光折射率不同;因而能將不同波長的光分開.玻璃對紫外線的吸收力強(qiáng),故玻璃棱鏡多用于可見光分光光度計(jì).石英棱鏡可在整個紫外光區(qū)傳播光,故在紫外光分光光度計(jì)中廣為應(yīng)用.

　　衍射光柵:在石英或玻璃表面上刻劃許多平行線(每英寸約刻15000—30000條).由于刻線處不透光,通過光的干涉和衍射使較長的光波偏折角度大,較短的光波偏折角度小,因而形成光譜.

　　棱鏡單色器裝置示意圖

　　光源照到棱鏡(或光柵)以前,先要經(jīng)過一個入射狹縫,再通過平行光鏡使成為平行光束投到棱鏡上.透過棱鏡的光再經(jīng)另一聚光鏡,在此聚光鏡的焦面內(nèi)可得一清楚的光譜圖.如在焦線處放—出射狹縫,轉(zhuǎn)動棱鏡使光譜移動,就可以從出射狹縫射出所需要的單色光.整個裝置稱為"單色器"

　　檢測器---光電池

　　光電池裝在一個特制的匣子里面由3層物質(zhì)組成的圓形或長方形薄片.第一層是一種導(dǎo)電性良好的金屬,這是光電池的負(fù)極.中間極薄的一層是半導(dǎo)體硒,第3層是鐵,這是光電池的正極.當(dāng)光電池受光照射以后,半導(dǎo)體硒的表面逸出電子,這些電子只向負(fù)極方向移動,而不向正極移動,因此在上下兩金屬片間產(chǎn)生一個電位差,線路連通時(shí)即產(chǎn)生電流

　　檢測器---光電管

　　光電管光電管是由封裝在真空透明封套里的一個半圓柱型陰極和一個絲陽極組成.陰極的凹畫上有一層光電發(fā)射材料,此種物質(zhì)經(jīng)光照射可發(fā)射電子.當(dāng)在兩極間加有電位時(shí),發(fā)射出來的電子就流向絲陽極而產(chǎn)生光電流.對于相同的輻射強(qiáng)度,它所產(chǎn)生的電流約為光電池所產(chǎn)生電流的1/4.由于光電管具有很高的電阻,所以產(chǎn)生的電流容易放大.

　　檢測器---光電倍增管

　　光電倍增管它比普通的光電管優(yōu)越,它可將第一次發(fā)射出的電子數(shù)目放大到數(shù)百萬倍.當(dāng)電子打在兼性陽極上時(shí),能引起更多的電子自表面射出.這些射出的電子又被第二個兼性陽極所吸引,同樣再產(chǎn)生更多的電子.

　　此過程重復(fù)9次后,每個光子可形成106~107個電子.這些電子最后被收集在陽極上.所得到的倍增電流可進(jìn)一步加以放大和測量.