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分光光度计

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3.5m的波段内是采用硫化铅光敏电阻。

光电池是利用半导体材料受外界辅照时形成电势差的大小与入射通量的强弱成一定比例来进行光电检测的。光电池的积分灵敏度比光电管大100多倍,主要用于可见光谱区和近红外光谱区。

4.2热电接收器

将热能直接或间接转变成电能的接收器称为热电接收器。在光谱仪器中应用最广泛的热电接收器有真空热电偶、高莱探测器和热释电探测器等。表1列出了几种热电接收器的主要性能及工作参数。

表1几种xx热电接收器的主要性能 xx热电接收器 类型灵敏度/

(V/W)时间常数/s接受面积/mm2 真空热电偶2 3×10-2 2× 0.2

测热辐射计3700 2×10-2 1×1 xx2×105 1.5×10-2 7

热释电探测器3×103 4×10-2 5

样品和标准的光度信号进行双光束的比较法测量时,光电信号处理方式分为光学零位平衡法和电学比例记录法两大类。

4.3光学零位平衡法测量

图12所示为一种红外分光光度计光学零位平衡法测量原理图。

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图12光学零位平衡法测量原理图

从光源S发出的红外光辐射被两块相同的反射镜M1和M2分成对称的两束光束.经M3和M4聚焦于两个试样池C1和C2的中心。由于放在C1和C2中的待测试祥和参考试祥具有不同的光吸收特性,两束透射光的强度不同,因而最终通过滤光片F到达探测器热电偶B0上的光能量不同,热电偶输出的交变光电信号与两束光的强度差别相应。信号经电子系统放大、检波、滤波、伺服放大后,变成伺服电动机的驱动信号,由它带动参考光束中的光楔W移动。光楔上具有若干条楔形通光缝隙,其通光面积随其与光束的相对位置变化而变化。因此,光楔在参考光束中作垂直光轴方向移动时,透过光楔的光能量随之变化。若光楔在伺服电动机带动下移动到某一瞬间位置、透过光楔的参考光束强度正好与待测试祥吸收后的测定光束强度相等,即两光束强度差等于零时,两光束平衡,热电偶B0的输出也等于零,伺服电动机不再转动,光楔停止移动。放在试样光束中的另一个光楔W‘是用于调整双光束对称性的,不参与试样光谱的测定过程。

通过技术机将光楔W的垂直移动、对应的波长记录下来,进而转化成待测样品的波长-透过率曲线。

这种方法的优点:

自动消除光源发射不稳定性、探测器灵敏度变化、电子放大系统零点漂移和增益系数波动等因素对检测结果的影响,提高测试精度和测试数据的再现性。其缺点是:

响应速度不高,对变化极快的光电信号有滞后和畸变;对高吸收试样,测定精度低、数据可靠性差。

4.4电学比例记录法测量

电学比例记录法测量仪器中,不用减光楔控制参考光束的强度去达到双光束的强度平衡,而是分别地直接测出试样光束和参考光束的强度,然后经过电子学系统处理,求得两者的比率,记录待测试样相对于参考试样的吸收率变化曲线。

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为把试祥信号与参考信号分离开,不同的仪器采用不同的方法:

有的采用两个转速不同的调制盘(斩光器)分别置于试样和参考光束中,使两束光形成的光电信号受到不同频率的调制,然后由电子系统进行鉴频检出;也有些仪器只采用一个调制盘,但采用同步信号线路,根据两个光束相应的同步开关信号分时解调出试样信号和参考信号,然后再作比例记录。

图13是一种电学比例记录法测量原理图。 图13电学比例记录法测量原理图

装在调制盘一侧的同步信号发生器(电灯泡、调制盘上的小孔、光敏二极管组成)可给出相应的同步开关信号。透过参考池和试祥池的光束由探测器(在短于700nm的波长区采用光电倍增管

B、波长大于700nm时改用Pbs光敏电阻)变成相应的参考信号R及和试样信号S。馈送到前置放大器的两种信号经放大后分别经过100%控制电位器和100%线补偿单元输送到试样放大解调线路和参考放大解调线路。这两个放大解调线路同时还接收同步信号发生器一方波发生器送来的位相相反的同步方波信号,使试祥放大解调线路的输出只包含试样光束强度变化信号、参考放大解调线路的输出只包含参考光束强度变化信号。两个已被分离的信号经量程变换线路后送到比例记录系统进行运算和记录,经计算机处理得到测试样的透射率(或吸光度)曲线。

三分光光度计的主要性能指标及其检查方法 分光光度计的主要性能指标一般包括以下几项:

波长范围、波长准确度、波长重复性、谱带半宽度、杂散光、分辨率、光度准确度、光度计线性、光度计重复性、噪音、基线稳定性。

3.1波长范围

波长范围是指仪器上、下限波长之间的工作范围,是与光源、单色器及探测器的光谱响应特性有关的。有的仪器在波长范围两端缺乏足够的能量,不能正常工作,表现为100%T或0A设定困难,基线两端不平直等。

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3.2波长准确度

波长准确度是指仪器波长指示器上所指示的波长值与仪器出射的实际波长值之间的符合程度,可用二者之差(即波长误差)来衡量其准确性。

常用的检查方法有:

(1)用氘灯(或氢灯)的辉线检查; (2)用汞灯的辉线检查; (3)用标准玻璃虑光片检查; (4)用样品溶液的吸收光谱检查。 3.3波长重复性

用一个已知样品吸收峰或灯的辉线作标准,在相同条件下多次重复读取峰位。计算每次观察的波长对平均值的偏差,这些偏差的平均值就是此分光光度计的波长重复性

3.4谱带半宽度

谱带半宽度又称有效带宽。这里是指离开单色器的出射狭缝的辐射光谱的峰高的一半处的谱带宽度。光源辉线或锐的吸收光谱都可用于谱带半宽度的检查。

3.5杂散光

杂散光是指由检测器接收到的任何内仪器单色器分离的光谱范围以外的辐射。分光光度计杂散光强度的测量,通常采用在规定波长下几乎完全不透明的溶液或滤光片插入仪器,检测仪器给出的透射率值。紫外区可用NaI溶液测定波长为220nm处的杂散光,在可见区可用各种有色玻璃截止虑光片。

3.6分辨率

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分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可分辨的最小波长间隔,是衡量分光光度计性能的重要指标之一。单色器输出的单色光的光谱纯度、强度以及检测器的光谱灵敏度等是影响仪器分辨牢的主要因素。

分辨率的测试方法有许多种,这些方法的原理都是观察刚可分辨的最小波长间隔,在不同被长范围使用的材料及方法皆不同。

3.7光度准确度

光度准确度是指仪器在吸收峰值上读出的透光度(或吸光度)与已知真实透光度之间的偏差。要测得正确可靠的数据取决于以下几方面因素:

(1)样品质量, (2)制样技术,

(3)仪器的性能和操作条件的选择,

(4)吸收池的质量。由此可见,光度误差是一个综合性的误差。为了检定光度准确性,必须有一定的标准样品,现已有许多测试方法和参考标准供参考,一类是标准溶液法,另一类是滤光片法。

3. 8光度计线性

优质的光度计线性是用这个分光光度计测量时,对遵守比尔定律的溶液能给出一个吸光皮对浓度(A对C)的线性曲线。检查光度计线性可用溶液稀释起、吸收池光径法、中性虑光片叠加法。

3.9光度计重复性

光度计重复性是在相同的仪器上,相同条件下对同一样品进行多次重复测定(透光度或吸光度)。计算每次读数对平均值的偏差和这些偏差的平均值。

3.10噪音

噪音是信号随时间而无规则的变化。噪音测量的方法是在仪器预热稳定后,在一定波长和一定缝宽下,扫描100%线或0%线数分钟,量取峰-峰之间

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的值作为绝对噪音水平。但在实际测定中,常用信噪比来描述仪器的性能,如在100%线扫描时,噪音是1%,则信噪比为100:1。

3.11基线稳定性

基线稳定性是指双光束分光光度计在扫描100%线或OA线时(样品室中不放任何东西)读数随时间偏离的程度。如果基线稳定性不好,当然会影响光度准确度。

3.12基线平直性

基线平直性是指双光束分光光度计扫描基线(100%线或0A线)(样品室中不放任何东西)时,基线倾斜弯曲的程度,它是仪器的重要性能指标之一。

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分光光度计

0.7—3.5m的波段内是采用硫化铅光敏电阻。光电池是利用半导体材料受外界辅照时形成电势差的大小与入射通量的强弱成一定比例来进行光电检测的。光电池的积分灵敏度比光电管大100多倍,主要用于可见光谱区和近红外光谱区。4.2热电接收器将热能直接或间接转变成电能的接收器称为热电接收器。在光谱仪器中应用最广泛的热电接收器
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