紫外可见分光光度计基于物质分子对紫外-可见光的选择性吸收特性,通过测量吸光度实现物质的定性与定量分析。其核心原理遵循朗伯-比尔定律(A=εbc),即吸光度(A)与溶液浓度(c)、光程长度(b)及摩尔吸光系数(ε)成正比。当特定波长的光通过溶液时,分子吸收光子能量引发电子能级跃迁,导致透射光强度衰减,通过检测衰减程度可推算物质浓度。
光路系统由五大核心模块构成:
光源系统:采用双光源设计,紫外区(180-370nm)使用氘灯,通过电弧放电激发氘分子产生连续光谱;可见光区(350-1000nm)采用钨灯或卤钨灯,利用热辐射原理发射连续光谱。两者通过光源镜切换实现波长无缝覆盖。
单色器系统:以Czerny-Turner型光栅单色器为核心,通过入射狭缝聚焦复合光,经反射镜准直后由光栅衍射分光,再通过出射狭缝筛选目标波长。现代仪器配备可调狭缝(0.2-4.0nm带宽),结合滤光轮实现紫外/可见/近红外波段快速切换。
样品室系统:采用双光束设计,通过双斩波器将单色光分为样品光与参比光,同步照射至比色皿。比色皿材质依波长区分:石英材质用于紫外区(透光率≥80%@200nm),玻璃材质用于可见光区,确保光路垂直性以减少反射损失。
检测器系统:常用光电倍增管(PMT)或硅光电二极管,将透射光强度转换为电信号。PMT通过二次电子发射实现高灵敏度检测(可达10⁻⁶电流),适用于弱光信号测量。
信号处理系统:集成微处理器与模数转换模块,将电信号放大、滤波后转换为数字信号,通过显示终端输出吸光度、透射率及光谱曲线。现代仪器支持多波长同步扫描与数据存储功能。
技术演进方向:双光束系统通过动态校准消除光源波动干扰,结合二极管阵列检测器实现全波长同步采集,使扫描速度提升至毫秒级。例如,Cary100型仪器通过优化光栅偏转驱动与狭缝调节机构,将波长重复性误差控制在±0.1nm以内,显著提升定量分析精度。
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