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分光光度計(jì)原理及結(jié)構(gòu)

macylab ? 來(lái)源:macylab ? 作者:macylab ? 2023-04-06 09:18 ? 次閱讀

分光光度計(jì)原理

分子,包括雙原子分子的光譜,要比原子光譜復(fù)雜得多。這是由于在分子中,除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外,還有核間相對(duì)位移引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。這三種運(yùn)動(dòng)能量都是量子化的,并對(duì)應(yīng)有一定的能級(jí)。分子的總能量可以認(rèn)為是這三種能量的總和,即E=E。+E振+E轉(zhuǎn)
當(dāng)用頻率為υ的電磁波照射分子,而該分子的較高能級(jí)與較低能級(jí)之差⊿E恰好等于該電磁波的能量 hυ時(shí),即有⊿E=hυ這里,h為普朗克常數(shù)。此時(shí),在微觀上出現(xiàn)分子由較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí),在宏觀上則表現(xiàn)為透射光的強(qiáng)度變小。若用一連續(xù)輻射的電磁波照射分子,將照射前后光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),并記錄下來(lái),就可以得到一張光強(qiáng)度變化對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系曲線圖——分子吸收光譜圖。
紫外--可見區(qū)的分子吸收光譜一般是譜帶較寬的帶狀光譜,它是由于電子能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的光譜,因此又叫做電子光譜。

分子吸收光譜與物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)有關(guān),吸光度的大小與物質(zhì)的含量有關(guān),我們利用吸收光譜的形狀和吸收程度的大小即可對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量的分析。這種分析方法叫做分光光度法。
分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)
光電比色計(jì)相比,在結(jié)構(gòu)上分光光度計(jì)用單色器代替了濾光片,其它部分兩者比較相似。

(一)單色器:?jiǎn)紊魇侵敢粋€(gè)光學(xué)系統(tǒng),它比濾光片能更有效地提供帶寬窄的單色光。單色器的主要組件是玻璃棱鏡、復(fù)合濾光片或光柵。來(lái)自光源的光線,可直接通過(guò)單色器的狹縫,照到分光部件上。單色器的效率比普通濾光片高。在紫外和可見光范圍內(nèi),半寬度不超過(guò)1nm。
1.棱鏡單色器
從幾何光學(xué)我們知道,當(dāng)一束光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時(shí),在界面會(huì)發(fā)生折射和反射,如圖4-3所示。設(shè)入射角為i,折射角為θ,則其折射率n為:n = Sini/sinθ
不同的光學(xué)材料具有不同的折射率,這是眾所周知的。即使使用同一種光學(xué)材料,以相同的人射角照射,若波長(zhǎng)不同,得到的折射角也不一樣。透明物質(zhì)的折射率n和入射光波長(zhǎng)的關(guān)系可以用下列經(jīng)驗(yàn)式表示:n= A+B/λ2+C/λ4+…
式中A、B、C的數(shù)值與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。從式中可以看出,波長(zhǎng)越長(zhǎng),折射率越小。一束復(fù)合光進(jìn)入棱鏡,由于不同波長(zhǎng)的光,其折射率不同,通過(guò)棱鏡后,復(fù)色光就按不同的波長(zhǎng)分開來(lái)了實(shí)驗(yàn)證明,棱鏡的色散具有非線性,即①譜線彎曲;②不同波長(zhǎng)區(qū)域色散效果不同,紅端色散差,紫端色散較好。雖然在實(shí)際應(yīng)用中的棱鏡單色器與圖示的不盡相同,然而它們的工作原理是一樣的。

2.光柵單色器
衍射光柵也可用作單色器。衍射光柵是由一系列刻劃在高光潔度反射表面上溝紋組成的。溝紋排列異常密集,每英寸長(zhǎng)度上有15000或30000條。將光柵放在一平行光束里,光柵的一面被照亮,這一面可看作是塊非常小的反射鏡。
從溝紋反射鏡反射出的光線相重疊,發(fā)生干涉。另一方面,如果在光線方向上的溝紋條數(shù)是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),光線就被溝紋分開,這種波就是同向的,射線被反射。當(dāng)它不是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),光線被抵消,沒(méi)有反射現(xiàn)象。改變光線照到光柵上的角度,就可以改變反射光的波長(zhǎng)。
射線波長(zhǎng)λ與反射角θ的關(guān)系,如下式:m λ= 2dsi
式中,d是溝紋之間的距離,θ是光柵常數(shù);m是干涉價(jià)數(shù)。
當(dāng)m=1時(shí),為一階譜;
m=2時(shí),為二階譜。

光柵的分辨能力取決于它的mN值,N是光柵上總溝紋數(shù)或總條數(shù)。條數(shù)多時(shí),一階譜的分辨力高。與棱鏡相比,光柵的分辨能力更高些,并能用于所有譜段范圍,光柵的色散呈線性。

光柵的表面鍍有鋁膜,質(zhì)地松軟,極易擦傷。所以在維護(hù)時(shí)嚴(yán)禁用任何擦拭物擦拭,更不能用手去觸摸,否則,會(huì)造成永久損壞。也不準(zhǔn)用嘴去吹光柵上的灰塵。光柵萬(wàn)一臟了,可以用洗耳球吹去表面上的灰塵。如不奏效,可以在光柵上均勻地涂上一層粘膠棉(俗稱火棉膠)液,等膠液干了以后,將液膜輕輕揭下。此法可以將光柵上的臟物去掉。現(xiàn)在有的光柵已鍍有保護(hù)膜.

(二)準(zhǔn)直鏡和聚光鏡:準(zhǔn)直鏡用來(lái)減小光束的尺寸并提供平行光,其多由凹面鏡制成。凹面鏡的反射鏡面大都是鍍鋁的。在可見光區(qū),鋁膜外面常常再鍍上一層SiO2保護(hù)層。但在紫外區(qū),為了保證較高的反射效率。常常不鍍此SiO2保護(hù)膜,這種準(zhǔn)直鏡的維護(hù)方法與光柵相同。
聚光鏡:為一凸透鏡。點(diǎn)光源發(fā)出的光,經(jīng)聚光鏡后,變成平行光,然后再進(jìn)入棱鏡(或光柵)色散系統(tǒng)。色散后的平行光再經(jīng)聚光鏡會(huì)聚后,照射到比色皿上。

關(guān)于我們

美析主營(yíng)光譜類儀器可見分光光度計(jì)、紫外可見分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計(jì)、原子熒光光度計(jì)、ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,目前,我們的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。同時(shí)美析利用在產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)、光學(xué)設(shè)計(jì)、電氣應(yīng)用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經(jīng)驗(yàn),結(jié)合市場(chǎng)的最新實(shí)際需求,近期將陸續(xù)推出一批全新的分析類儀器。


審核編輯黃宇

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