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紫外可见光谱仪器的实验过程

    

紫外-可见分光光度计的测量原理相对简单,由光源、波长色散元件、样品和检测器组成。

单色仪

单色器本身装有反射镜、狭缝和光栅。来自光源的全色光通过入口狭缝进入单色器,并准直到衍射光栅上,衍射光栅旋转以选择离散波长。然后光被另一个镜子重新聚焦到出口狭缝上,以便可以调整以控制光谱带宽 (SBW)。然后,光线被另一组反射镜重新聚焦并引导到样品,在那里它被透射、吸收或反射。

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有两种类型的光学布置:单光束和双光束。在单束结构,单色仪,样品和检测器串联排列,将得到的单色光强度余0照射样品,并用强度的透射光我被检测。这里,I/I 0是透射率。光学系统虽然简单,但容易受到光源波动的影响,每次测量都需要进行空白测量。在双光束配置中,单色光被固定或动态分束器分成两束,单独的光束通过样品和参考并被检测,如图 6 所示。光源强度随时间变化,因此参考光束监控灯能量并考虑电压波动、灯漂移和杂散光的能量差异。通过分离光路,可以同时测量入射光和透射光,补偿光源波动的影响。因此,测得的吸光度是样品光束与参考光束的比率。

双光束仪器原理图。 分束器以黄色突出显示,参考光束以蓝色突出显示,样品光束以绿色突出显示

图 6. 双光束仪器原理图。分束器以黄色突出显示,参考光束以蓝色突出显示,样品光束以绿色突出显示。

下图 7 中的图像表示单光束和双光束仪器的样品室。在双光束仪器中,光度值是样品与参考光束的比率,因此光源中的任何波动都被抵消了。但是,在单光束仪器中,由于只有一个光束,因此无法获得强度的比率,并且可以在右侧的光谱中看到光源波动的影响,将光强度描述为时间的函数单光束(红色)和双光束(蓝色)仪器。随着时间的推移,单光束仪器中的信号强度开始降低,而双光束光谱提供一致的基线。

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光源

在选择和评估仪器时,所使用的光源类型将对 UV-Visible/NIR 测量产生影响。需要考虑的一些事项是:(1) 应用所需的工作波长范围或样品发色团吸收的波长范围,(2) 所需的光通量,(3) 光源的稳定性,以及 (4) 成本和寿命的来源。

分光光度计使用氘灯和卤素灯。氘灯用于 190 至 350 nm 的紫外线区域,而卤素灯则覆盖 330 至 3200 nm 的更宽光谱范围。使用的氘灯和卤素灯都是连续光源,尽管 D2 也是线光源。在连续源中,产生的电弧将封闭在真空中的分子激发到更高的能量状态。电子回到基态的弛豫会发射光子,随着电子返回基态,激发过程重新开始,提供连续的光源。因此,连续光源通过单色器向样品提供均匀的光量。虽然这种恒定的光输出可能会导致光敏样品的光漂白,