淺談分光光度法和分光光度計的原理及其應(yīng)用

劉瑜年（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816099）

淺談分光光度法和分光光度計的原理及其應(yīng)用

劉瑜年（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816099）

伴隨著分光光度計在各領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用，分光光度計所起到的作用日益凸顯，但是部分單位對分光光度計原理了解有限，所以本文就分光光度法、分光光度原理及應(yīng)用進(jìn)行分析研究，希望能夠增加對分光光度法及分光光度計的了解程度。

分光光度法；分光光度計；原理及應(yīng)用

分光光度法是在比色法的基礎(chǔ)條件之上所發(fā)展出來的。比色法在實際應(yīng)用過程中，僅僅局限于應(yīng)用在可見光驅(qū)內(nèi)，但是分光光度法能夠在紫外光與紅外光內(nèi)去應(yīng)用。比色法主要應(yīng)用單色光，所涉及到的譜帶寬度和整體精度都十分有限。分光光度法與真正單色光較為貼近，光譜帶寬度不會超過35mm，能夠?qū)ψ贤鈪^(qū)域內(nèi)1mm以下進(jìn)行檢測，具有良好的精確度。

1 光的基本知識

光主要是由光量子所構(gòu)成，具有十分顯著的二重性，也就是微粒不連續(xù)性與波動連續(xù)性，光在波長與頻率上面具有波動特征，能夠通過表示。其中λ表示光所具有的波長，波長為振動相同臨界點(diǎn)之間所具有的距離，v表示光頻率，也就是光在每秒內(nèi)振動的次數(shù)，c表示光傳播速度。

光屬于電磁波內(nèi)的一種。在自然界內(nèi)的電磁波類別較多，電磁爐波長不同，分光光度法所應(yīng)用到的光譜主要控制在200mm與10υ之間，其中包含三個光驅(qū)，分別是紫外光區(qū)、可見光區(qū)與紅外光區(qū)。

2 吸收光譜原理

分子在物質(zhì)內(nèi)運(yùn)動可以分為三種形式，分別是電子運(yùn)動、分子內(nèi)原子振動、分子自身轉(zhuǎn)動，所以一共具有三個能級，分別是電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級。光在照射分子之后，分子將會吸收光的能量，進(jìn)而產(chǎn)生能級躍遷，也就是完成從基態(tài)能級到激發(fā)能級的轉(zhuǎn)變。不同能級所需要的能量數(shù)量也不同，這就需要應(yīng)用不同電磁波進(jìn)行激發(fā)。電子能級在躍遷過程中所需要的能量要是越多，基本上都處于可見光區(qū)域或者是紫外光區(qū)域內(nèi)，這種光譜被稱之為紫外光及可見光光譜。分子在被紅外線照射之后，分子所吸收到的能量無法完成電子能級的躍遷，僅僅能夠讓分子完成振動能級與轉(zhuǎn)動能級之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而所得到的光譜也就是紅外光譜。分子要是被比外紅外線光源進(jìn)行照射，分子僅僅能夠完成轉(zhuǎn)動能級的轉(zhuǎn)變，這樣所得到的光譜為遠(yuǎn)紅外光譜。物質(zhì)所具有的結(jié)構(gòu)要是不同，在完成能級躍遷過程中所需要吸收的能量也就存在一定差異，對于光源吸收速度也就不同，不同物質(zhì)都具有自身特殊的光帶，進(jìn)而人們就能夠?qū)Σ煌镔|(zhì)進(jìn)行分辨。這也是光度法在實際應(yīng)用分析的前提條件。按照郎伯比耳定律可知，溶液、溫度與光源波長在相同情況之下，溶液內(nèi)所具有的光密度與溶液厚度之間應(yīng)該呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)；要是溶液厚度要是一定的情況下，溶液濃度與光密度僅僅具有關(guān)聯(lián)，被測物質(zhì)濃度與吸光度之間呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)，光度法在分析過程中就是應(yīng)用該理論依據(jù)[1]。

3 分光光度計構(gòu)造原理

復(fù)合光在經(jīng)過分光系統(tǒng)之后，會分散成為不同波長的單色光，對其中任意一個波長單色光進(jìn)行分析研究，能夠?qū)y試物質(zhì)光吸收能力進(jìn)行判斷，這種方法就是分光光度法。分光光度法在測量過程中所應(yīng)用到的設(shè)備稱之為分光光度計。雖然分光光度計型號存在一定差異，但是分光光度計的結(jié)構(gòu)基本相同，主要有五部分構(gòu)成，分別是光源、單色器、樣品吸收池、檢測系統(tǒng)與信號指示系統(tǒng)[2]。

3.1 光源

能夠被作為光源的較多，例如鎢燈、鹵鎢燈、激光、紅外線等。例如鎢燈要是作為光源，所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)光譜，適合在3600000nm范圍內(nèi)應(yīng)用，在應(yīng)用過程中具有良好的穩(wěn)定性，主要是作為可見光光源。

3.2 單色器

單色器是分光光度計基礎(chǔ)構(gòu)建，主要是將混合光源轉(zhuǎn)變?yōu)閱紊?，同時為檢測提供針對波長光源。單色器主要由四部分構(gòu)成，分別是入口狹縫、出口狹縫、色散元件及準(zhǔn)直鏡，其中最為重要元件為色散元件，色散元件還可以分為棱鏡與光柵兩種類別。

3.2.1 棱鏡

棱鏡主要作用是將混合光分解為單色光，正常情況下為三角柱體。棱鏡要是由不同原材料生產(chǎn)而成，透光范圍也存在一定差異。棱鏡要是應(yīng)用玻璃制成，所得到的光譜就是可見光譜；要是應(yīng)用石英制成，所得到的光譜就是紫外光譜[3]。

3.2.2 光柵單色器

光柵還可以作為單色器內(nèi)的色散構(gòu)建，主要是在金屬表面上刻畫出多個槽，需要特別注意不同槽之間距離應(yīng)該相等，并且相互平行。光在經(jīng)過槽反射之后，容易出現(xiàn)色散情況。部分分光系統(tǒng)就是以光柵作為基礎(chǔ)理論，在玻璃或者是石英表面上刻畫出多個槽，通過光干涉及衍射特征，完成混合光分散操作，得到針對性光譜。

3.3 狹縫

狹縫主要表示光路上面由隔板所形成的縫隙，主要作用對單色光強(qiáng)度及純度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時也能夠?qū)紊夥直媪υ斐捎绊?。狹縫寬度基本上控制在2mm之內(nèi)，棱鏡分散能力也會根據(jù)波長的改變發(fā)生變化，分光光度計所具有的狹縫寬度能夠與棱鏡分散能力一共進(jìn)行調(diào)整。

3.4 檢測器系統(tǒng)

盡速在光源照射之下會產(chǎn)生電流，光源強(qiáng)度要是越大，電流數(shù)值也就會越高，也就是光電效應(yīng)。檢測器系統(tǒng)主要是根據(jù)檢測器所產(chǎn)生的光電流進(jìn)行檢測，完成對數(shù)字結(jié)果的轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)語

分光光度法與分光光度計在實際應(yīng)用過程中，主要應(yīng)用在溶液內(nèi)物質(zhì)濃度檢測上面，通過分析溶液吸光度差異，能夠得到不同溶液所具有的吸光度，進(jìn)而繪制標(biāo)準(zhǔn)示意圖，這樣就能夠了解未知溶液吸光度，進(jìn)而了解未知溶液所具有的濃度，具有良好的靈敏性與抗干擾性。

[1]王海軍,寧新霞.紫外可見分光光度技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].理化檢驗(化學(xué)分冊),2012,06:740-745.

[2]朱英,和惠朋,武曉博,張學(xué)俊.紫外可見分光光度計及其應(yīng)用[J].化工中間體,2012,11:34-37.

[3]張建新,徐文杰,許珺.雙波長分光光度法染液吸光度在線檢測裝置[J].紡織學(xué)報,2014,09:149-154.