【摘要】 紫外-可见分光光度计是一类很重要的分析仪器,无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域,还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理部门,紫外-可见分光光度计都有广泛而重要的应用。

在做紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)测试时,科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到,好多同学对紫外吸收光谱不太了解,针对此,科学指南针检测平台团队组织相关同事对网上海量知识进行整理,希望可以帮助到科研圈的伙伴们;

 

紫外-可见分光光度计是一类很重要的分析仪器,无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域,还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理部门,紫外-可见分光光度计都有广泛而重要的应用。在工农业各个部门和科学研究的各个领域中分光光度法已被广泛采用,成为人们从事生产和科研的有力测试手段。紫外-可见分光光度法从问世以来,在应用方面有了很大的发展,特别是在相关学科发展的基础上,这促使分光光度计仪器的不断创新,功能更加齐全,使得光度法的应用更拓宽了范围。在追求准确、快速、可靠的同时,现代紫外-可见分光光度计新的增长点已逐渐向小型化、智能化、在线化、网络化的方向上进行靠拢。目前市场上有两类主流产品分别为扫描光栅式分光光度计和固定光栅式分光光度计。

 

典型的扫描光栅式紫外-可见分光光度计有日立紫外/可见/近红外分光光度计UH4150,其具备以下几大优势:

 

(1)UH4150即使在切换检测器波长时会产生小的信号差异情况下也可实现高精度的测定。

安装在积分球上的多个检测器可在紫外-可见-近红外的波长范围内进行测定,如图1,检测器切换时(信号水平的差异)吸光度值的变化经过日立专业的积分球结构技术和信号处理技术等使得其降到最小。

 

图1检测器切换时附近波长测定数据例(金纳米棒的吸收光谱)

 

(2)日立高性能的棱镜-光栅双单色器系统可实现低杂散光和低偏振。

UH4150采用棱镜-光栅(P-G)双单色器的光学系统,秉承U-4100光学系统的特点。棱镜-光栅(P-G)系统与常见的光栅-光栅(G-G)系统相比,S和P偏振光强度没有大的改变。即使对于低透过率和反射率的样品,UH4150也可实现低噪音测定。

 

(3)平行光束可实现反射光和散射光的精确测定。

入射角对固体样品镜面反射率的测定非常重要。由于入射角根据透镜的焦距等因素其会聚的光束也会有所不同,因此,像导电多层膜和棱镜等光学薄膜的模拟设计值将与实际测定值不同。但对于平行光束,相对于样品入射角始终相同,实现了高精度镜面反射率的测定。此外,平行光束可用于扩散率(雾度)的评价和透镜透过率的测定。

 

(4)更高的样品通量

在秉承U-4100型光学系统高性能的同时,UH4150提供更高通量的测定。之前型号的仪器在1 nm数据间隔下测定时,扫描速度必须是600 mm/min。UH4150型可在1200 nm/min的扫描速度下以1 nm的间隔进行测定,显著缩短测定时间。UH4150在约2分钟内可从240 nm测定到2600 nm。对需要在紫外-可见-近红外波长范围内测定的样品,如太阳能反射材料,尤其有效。

 

固定光栅型分光光度计,此类仪器稳定性、适应性更强,测量速度更快。它们的主要构成为:光源、分光系统、探测器和软件系统, 以及它们的整体设计(这里不涉及电子和控制系统)。光纤技术使得紫外-可见分光光度计的使用变得更方便,而对于实现在线测量这一技术中灵活的光纤技术也是重要手段之一。目前,仪器正朝着小型化、在线化,测量的现场化、实时化方向发展。随着集成电路技术和光纤技术的发展,联合采用小型凹面全息光栅和阵列探测器以及USB接口等新技术,已经出现了一些携带方便、用途广泛的小型化甚至是掌上型的紫外-可见分光光度计。在仪器控制方面,仪器的自动化和智能化在配套软件的开发中进一步的提升了仪器的使用性能和价值。除了仪器控制软件和通用数据分析处理软件外,很多仪器生产企业针对不同行业应用,开发了专用分析软件,给仪器使用者带来了极大的便利。

 

典型的固定光栅型分光光度计可供应一个完整的OEM小型成像摄谱仪系列,它们为使用CCD和光二极管阵列(PDA)探测器作了优化,可在紫外至红外范围工作。这些小型光谱仪单元有各种不同焦距和分辨率。均采用了像差校正高效的凹面全息光栅,因而通光效率高,成像质量好。每台光纤光谱仪包括一个光学狭缝,它由用户选定,装在SMA接头之后。为了使光路调到最佳。但固定光栅型受硅阵列探测器的限制,1100 nm是其波长的上限。扫描光栅型使用分立光电器件,波长的扩展更为灵活。最特殊的是Varian的Cary6000i(175~1800 nm),Shimadzu的UV3101PC(190~3200 nm)和Jasco的V-570(190~2500 nm),通过切换光栅和探测元件,使仪器的光谱范围覆盖了紫外、可见和近红外区,可满足一机多用的需要。

 

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