紫外可見分光光度計(jì)基于物質(zhì)分子對(duì)紫外-可見光的選擇性吸收特性,通過測(cè)量吸光度實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的定性與定量分析。其核心原理遵循朗伯-比爾定律(A=εbc),即吸光度(A)與溶液濃度(c)、光程長度(b)及摩爾吸光系數(shù)(ε)成正比。當(dāng)特定波長的光通過溶液時(shí),分子吸收光子能量引發(fā)電子能級(jí)躍遷,導(dǎo)致透射光強(qiáng)度衰減,通過檢測(cè)衰減程度可推算物質(zhì)濃度。
光路系統(tǒng)由五大核心模塊構(gòu)成:
光源系統(tǒng):采用雙光源設(shè)計(jì),紫外區(qū)(180-370nm)使用氘燈,通過電弧放電激發(fā)氘分子產(chǎn)生連續(xù)光譜;可見光區(qū)(350-1000nm)采用鎢燈或鹵鎢燈,利用熱輻射原理發(fā)射連續(xù)光譜。兩者通過光源鏡切換實(shí)現(xiàn)波長無縫覆蓋。
單色器系統(tǒng):以Czerny-Turner型光柵單色器為核心,通過入射狹縫聚焦復(fù)合光,經(jīng)反射鏡準(zhǔn)直后由光柵衍射分光,再通過出射狹縫篩選目標(biāo)波長?,F(xiàn)代儀器配備可調(diào)狹縫(0.2-4.0nm帶寬),結(jié)合濾光輪實(shí)現(xiàn)紫外/可見/近紅外波段快速切換。
樣品室系統(tǒng):采用雙光束設(shè)計(jì),通過雙斬波器將單色光分為樣品光與參比光,同步照射至比色皿。比色皿材質(zhì)依波長區(qū)分:石英材質(zhì)用于紫外區(qū)(透光率≥80%@200nm),玻璃材質(zhì)用于可見光區(qū),確保光路垂直性以減少反射損失。
檢測(cè)器系統(tǒng):常用光電倍增管(PMT)或硅光電二極管,將透射光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。PMT通過二次電子發(fā)射實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測(cè)(可達(dá)10??電流),適用于弱光信號(hào)測(cè)量。
信號(hào)處理系統(tǒng):集成微處理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊,將電信號(hào)放大、濾波后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),通過顯示終端輸出吸光度、透射率及光譜曲線。現(xiàn)代儀器支持多波長同步掃描與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。
技術(shù)演進(jìn)方向:雙光束系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)消除光源波動(dòng)干擾,結(jié)合二極管陣列檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)全波長同步采集,使掃描速度提升至毫秒級(jí)。例如,Cary100型儀器通過優(yōu)化光柵偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與狹縫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),將波長重復(fù)性誤差控制在±0.1nm以內(nèi),顯著提升定量分析精度。