多用途分光光度计又称光谱仪(spectrometer),是将成分复杂的光,分解为光谱线的科学仪器。测量范围一般包括波长范围为380~780nm的可见光区和波长范围为200~380nm的紫外光区。不同的光源都有其*的发射光谱,因此可采用不同的发光体作为仪器的光源。钨灯的发射光谱:钨灯光源所发出的380~780nm波长的光谱光通过三棱镜折射后,可得到由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的连续色谱;该色谱可作为可见光分光光度计的光源。
1、光源系统
功能:提供连续或特定波长的入射光,覆盖紫外、可见及近红外波段。
类型:
紫外光源:氘灯(发射波长185-400nm)。
可见光源:钨丝灯或卤钨灯(发射波长320-1000nm)。
近红外光源:部分高d型号配备溴钨灯或LED光源。
特点:光源需稳定且寿命较长,部分仪器通过切换灯泡实现全波段覆盖。
2、单色器(分光系统)
功能:将光源发出的复合光分解为单一波长的光,并精确选择所需波长。
核心组件:
入射狭缝:控制进入单色器的光强。
衍射光栅:通过光的衍射效应分散不同波长的光。
出射狭缝:筛选特定波长的光输出。
波长扫描机构:旋转光栅或移动反射镜,实现不同波长的切换。
类型:
固定光栅单色器(基础型)。
双光栅或双单色器(高分辨率型,降低杂散光)。
性能指标:
波长范围(如190-1100nm)。
波长精度(±0.1-1nm)。
带宽(如2nm或更窄)。
3、样品室
功能:容纳比色皿(样品池),使光通过样品进行吸光度测量。
关键设计:
比色皿架:可放置1-6个比色皿(标准配置为4个),支持不同光径(如1cm、0.5cm)。
恒温系统:部分仪器配备温控装置(如25℃恒温),减少温度对反应的影响。
盖板:遮挡杂散光,避免外界光线干扰。
比色皿要求:
材质:石英(紫外区)、塑料或玻璃(可见区)。
光径:需与仪器设定一致(如1cm),否则需手动校正。
4、检测器
功能:将透过样品的光信号转换为电信号(电压或电流),并转换为吸光度或浓度数据。
常见类型:
光电二极管阵列(PDA):可同时检测多个波长(如200-800nm),适用于快速光谱扫描。
光电倍增管(PMT):高灵敏度,常用于紫外区检测。
硅光电二极管:用于可见光及近红外检测。
性能指标:
灵敏度(如0.001AU)。
噪声水平(影响低吸光度测量的准确性)。
动态范围(如0-3AU)。
5、数据处理与显示系统
功能:控制仪器操作、采集数据、分析结果并输出报告。
核心组件:
微处理器:控制光源、单色器、检测器等部件的协同工作。
软件界面:提供参数设置(波长、狭缝宽度、测量模式)、数据采集(吸光度、透过率)、光谱扫描、标准曲线拟合等功能。
显示设备:液晶屏或外接电脑显示测量结果和光谱图。
数据存储与输出:支持USB、RS-232接口,可导出Excel、PDF或图片格式数据。
高级功能:
时间扫描(监测反应动力学)。
多波长检测(同时测量多个特征峰)。
自动调零和基线校正。
6、辅助部件
滤光片:部分仪器配备滤光片,用于快速筛选特定波长范围的光。
参比样品架:放置空白溶液(如蒸馏水或溶剂)作为对照,消除背景干扰。
散热系统:光源和检测器工作时产生热量,需风扇或散热片降温。
防尘罩:保护光学元件免受灰尘污染。