紫外～可见光谱分析.ppt

第三章第三章第三章第三章 紫外紫外可见吸收光谱分析可见吸收光谱分析(分子分子)第一节第一节 概述概述:第二节第二节 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱 与分子结构的关系与分子结构的关系 第三节第三节 紫外可见分光光度计的紫外可见分光光度计的 基本组成与结构基本组成与结构 第四节第四节 紫外可见分光光度计的性能紫外可见分光光度计的性能 第五节第五节 紫外可见吸收光谱法的应用紫外可见吸收光谱法的应用 紫外可见吸收光谱分析，简称紫外可见吸收光谱分析，简称UV-VIS。利利用用分分光光光光度度计计测测量量物物质质对对紫紫外外可可见见光光的的吸吸光光度度和和通通过过物物质质的的紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱来来确确定定物物质质的的组组成成、含含量量，推推断断物物质质结结构构的的分分析析方方法法，称称紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱分分析析，又又称称为为紫紫外可见分光光度法。外可见分光光度法。第一节第一节 概概 述述:1、灵灵敏敏度度较较高高，一一般般可可测测定定10-6g级级的的物物质质，摩摩尔吸光系数可达尔吸光系数可达104105数量级。数量级。2、准准确确度度比比较较高高，相相对对分分析析误误差差可可控控制制在在15以内。以内。3、方法简便、操作容易、分析速度较快。、方法简便、操作容易、分析速度较快。4、应应用用广广泛泛，在在无无机机化化合合物物分分析析、有有机机化化合合物物的的鉴鉴定定和和结结构构分分析析、同同分分异异构构体体的的鉴鉴别别、配配合合物物的的组组成和稳定常数的测定等方面都有应用。成和稳定常数的测定等方面都有应用。5、缺缺点点：许许多多有有机机化化合合物物在在紫紫外外可可见见光光区区没没有有吸收光谱或光谱较为简单，无法通过光谱了解其结构。吸收光谱或光谱较为简单，无法通过光谱了解其结构。紫外可见吸收光谱分析紫外可见吸收光谱分析一、特点：一、特点：紫外区紫外区：为石英紫外区，是指可以通过石：为石英紫外区，是指可以通过石英英(SiO2)、且不为氧所吸收的且不为氧所吸收的200420nm谱区；谱区；可见光区可见光区：波长范围约为：波长范围约为420760 nm。二、紫外二、紫外可见吸收光谱分析谱区：可见吸收光谱分析谱区：普通紫外可见分光光度计普通紫外可见分光光度计（UV-VIS）的波长范围为：的波长范围为：200800nm，光子的能量范光子的能量范围是围是6.21.55eV。紫外可见吸收光谱分析紫外可见吸收光谱分析 第二节第二节 紫外可见吸收紫外可见吸收光谱与分子结构的关系光谱与分子结构的关系二、能级跃迁与分子光谱信息二、能级跃迁与分子光谱信息一、一、分子外层电子的分子轨道与能级分子外层电子的分子轨道与能级 原原子子形形成成分分子子时时，原原子子中中两两个个能能量量相相近近的外层电子之间组成化学键。的外层电子之间组成化学键。原原子子外外层层电电子子最最多多可可有有8个个电电子子，分分布布在在四四个个原原子子轨轨道道上上：一一个个S轨轨道道，电电子子云云的的分分布布呈呈球球形形；三三个个P轨轨道道，电电子子云云的的分分布布呈呈互相垂直的哑铃形互相垂直的哑铃形(PxPx、PyPy、PzPz)。分子轨道与能级分子轨道与能级一、一、分子外层电子的分子轨道与能级分子外层电子的分子轨道与能级 原原子子通通过过化化学学键键组组成成分分子子后后，形形成成分分子子轨轨道道的的两两个个原原子子的的电电子子轨轨道道的的可可能能有有：S-S、S-Px、Px-Px、Py-Py,、Pz-Pz。前前三三种种轨轨道道电电子子云云形形状状对对于于键键轴轴具具有有圆圆柱柱对对称称性性，称称为为分分子子轨轨道道；后后两两种种对对于于通通过过键键轴轴的的平平面面具具有有反对称性，称为反对称性，称为 分子轨道。分子轨道。因因此此分分子子轨轨道道可可以以分分为为四四种种，即即成成键键与与反反键键轨轨道道，成成键键与与反反键键轨轨道道，它它们们分分别别用用,*,*表示。表示。分子轨道与能级分子轨道与能级 有有的的原原子子在在组组成成分分子子时时，其其外外层层还还有有没没参参与与形形成成键键的的孤孤对对电电子子，被被束束缚缚在在原原来来的的原原子子核核周周围围，这这个个嵌嵌在在分分子子内内的的原原子子轨轨道道保保持持原原来来的的能能量量状状态态，称之为非键轨道，常用称之为非键轨道，常用 n 表示。表示。分子轨道与能级分子轨道与能级五种分子轨道所对应的能级示意五种分子轨道所对应的能级示意 能能量量*反键轨道反键轨道*反键轨道反键轨道n非成键轨道非成键轨道成键轨道成键轨道成键轨道成键轨道高高低低分子轨道与能级分子轨道与能级 分分子子中中外外层层电电子子的的能能级级结结构构由由五五种种分分子子轨轨道道所所对对应应的的能能级级组组成成，能能量量由由低低到到高高排排列列次次序序为为 n*。电电子子倾倾向向于于优优先先排排在在能能量量较较低低的的成成键轨道上。键轨道上。基基态态分分子子的的外外层层电电子子主主要要是是、n轨轨道道的的电电子子，这这些些轨轨道道通通常常是是排排满满的的；分分子子的的空空轨轨道道是是*、*轨道。轨道。一一般般有有机机分分子子中中常常同同时时包包含含几几种种分分子子轨轨道道，例例如如在在甲甲醛醛分分子子H2C=O中中，C-H键键是是键键，C=O基基团团中中的的双双键键分分别别为为键键与与键键；氧氧原原子子上上还还有有n 键键分分子子轨轨道。道。分子轨道与能级分子轨道与能级二、能级跃迁与分子光谱信息二、能级跃迁与分子光谱信息（一）、分子中轨道跃迁与光谱特点（一）、分子中轨道跃迁与光谱特点 1、*跃迁：主要为有机分子中的跃迁：主要为有机分子中的CC键键与与CH键电子键电子(单键单键)。跃迁的能量间距较大，产生。跃迁的能量间距较大，产生跃迁需要的激发光波长在真空紫外区，约跃迁需要的激发光波长在真空紫外区，约150nm左左右，普通的紫外可见光谱分析不能利用。右，普通的紫外可见光谱分析不能利用。可利用饱和烃类化合物的这一特性，做紫外可可利用饱和烃类化合物的这一特性，做紫外可见光吸收光谱分析的溶剂，如正己烷、正庚烷等。见光吸收光谱分析的溶剂，如正己烷、正庚烷等。2、*跃跃迁迁：主主要要是是有有机机分分子子中中的的C=C，C=O，CC 等等双双键键、三三键键电电子子。跃跃迁迁的的能能量量间间距距约约6电电子子伏伏特特左左右右，产产生生这这类类跃跃迁迁需需要要吸吸收收光光子子的的波波长长在在真真空空紫紫外外区区与与石石英英紫紫外外区区之之间间，约约200nm左左右右，可可被被普普通通的的紫紫外外可可见见光光谱谱分分析析利利用用。产产生生这这类类跃跃迁迁的的几几率率较较高高，其其摩摩尔尔吸吸光光系系数数约约104。有有共共轭轭体体系系的的大大键键与与反反键键之之间间的的能能量量差差降降低低，使使吸吸收收峰峰波波长长向向长长波波方方向向移移动动，可可在在200-700nm的的紫紫外外可可见见光区。光区。分子轨道与能级分子轨道与能级 3、n*跃跃迁迁：主主要要是是含含有有O、N、P等等杂杂原原子子的的有有机机分分子子。这这些些杂杂原原子子中中的的孤孤对对电电子子在在非非成成键键分分子子轨轨道道n上上，n与与*分分子子轨轨道道的的能能量量间间距距也也约约6电电子子伏伏特特，因因此此产产生生这这种种跃跃迁迁需需要要吸吸收收的的光光子子与与*跃跃迁迁相相似似，但但发发生生这这类类跃跃迁迁的的几几率率较较低低，其其摩摩尔尔吸吸光光系系数数约约102103。分子轨道与能级分子轨道与能级 4、n*跃跃迁迁：主主要要是是既既含含有有C=C双双键键，又又含含有有CO、C=S、N=O、N=N等等杂杂原原子子的的有有机机分分子子，由由于于n与与*这这两两种种分分子子轨轨道道的的能能量量间间距距较较小小，因因此此，产产生生这这种种跃跃迁迁需需要要吸吸收收的的光光子子在在石石英英紫紫外外区区，其其波波长长范范围围较较宽宽，能能被被普普通通的的紫紫外外可可见见光光谱谱分分析析所所利利用用。这这类类跃跃迁迁的的几几率率更低，其摩尔吸光系数约更低，其摩尔吸光系数约101102。分子轨道与能级分子轨道与能级 1、生生色色团团：含含有有不不饱饱和和键键，能能吸吸收收紫紫外外可可见见光光产产生生*或或n*跃跃迁迁的的基基团团称称为为生生色色团团或或发发色色团团。如如：C=C、CC、C=O、C=N、N=N、COOH等。等。2、助助色色团团：含含有有未未成成键键n电电子子，本本身身不不产产生生吸吸收收峰峰、但但与与发发色色团团相相连连，能能使使发发色色团团吸吸收收峰峰向向长长波波方方向向移移动动，吸吸收收强强度度增增加加的的杂杂原原子子基基团团称称为为助助色色团团，如：如：NH2，OH，OR，SR，X等。等。3、吸吸收收带带：在在紫紫外外可可见见光光光光谱谱中中，吸吸收收峰峰的的波波带位置称为吸收带。带位置称为吸收带。分子轨道与能级分子轨道与能级（二）、生色团、助色团和吸收带（二）、生色团、助色团和吸收带 R吸收带吸收带 K吸收带吸收带 B吸收带吸收带 E吸收带吸收带分子轨道与能级分子轨道与能级吸收带吸收带 通常划分为如下四种：通常划分为如下四种：3、吸收带：在紫外可见光光谱中，、吸收带：在紫外可见光光谱中，吸收峰的波带位置称为吸收带。吸收峰的波带位置称为吸收带。R R吸吸收收带带：由由n n*跃跃迁迁产产生生。吸吸收收强强度度较弱较弱k10k10k104 4；所所需需的的能能量量大大，在在217217280280nmnm。K K吸吸收收带带的的波波长长位位置置及及吸吸收收强强度度与与共共轭轭体体系系数数目目、位位置置、取取代代基基的的种种类类有有关关。吸吸收收波波长长随随共共轭轭体体系系的的加加长长而而向向长长波波方方向向移移动动，吸吸收收强强度度也也随随之增加。可用于判断化合物的共轭结构。之增加。可用于判断化合物的共轭结构。吸收带吸收带 B B吸吸收收带带：由由芳芳香香族族化化合合物物的的*跃跃迁迁而而产产生生的的精精细细结结构构吸吸收收。吸吸收收峰峰在在230230270270nmnm之之间间，k10k102 2。当当苯苯环环上上有有取取代代基基且且与与苯苯环环共共轭轭，或或在在极极性性溶溶剂剂中测定时，这些精细结构会简化或消失。中测定时，这些精细结构会简化或消失。E E吸吸收收带带：由由芳芳香香族族化化合合物物的的*跃跃迁迁所所产产生生，是是芳芳香香族族化化合合物物的的特特征征吸吸收收，可可分分为为E E1 1带带和和E E2 2带带。E E1 1带带出出现现在在185185nmnm处处、强强吸吸收收k10k104 4；E E2 2带带出出现在现在204204nmnm，为较强吸收为较强吸收k10k103 3。当当苯苯环环上上有有发发色色团团且且与与苯苯环环共共轭轭时时，E E带带与与K K带带合合并并向向长长波波方方向向移移动动，B B吸吸收收带带的的精精细细结结构构简简化化，吸吸收收强强度度增增加加、向长波方向移动。向长波方向移动。吸收带吸收带 紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱主主要要取取决决于于分分子子中中电电子子轨轨道道的的能能级级跃跃迁迁，但但分分子子的的内内部部结结构构和和外外部部环环境境也会对其产生影响。也会对其产生影响。（三）、影响紫外可见吸收光谱的因素（三）、影响紫外可见吸收光谱的因素1、共轭效应、共轭效应2、助色效应、助色效应3、超共轭效应、超共轭效应4、溶剂的影响、溶剂的影响影响因素：影响因素：吸收光谱影响因素吸收光谱影响因素 1、共共轭轭效效应应：使使共共轭轭体体系系形形成成大大键键，可可使使各各能能级级间间的的能能量量差差减减小小，跃跃迁迁也也变变的的容容易易。因因此此共共轭轭效效应应使使吸吸收收波波长长向向长长波波方方向向移移动动，吸吸收收强强度度也也随随之之加加强强。随随着着共共轭轭体体系系的的加加长长，吸吸收收峰峰的的波长和吸收强度会呈现规律性的改变。波长和吸收强度会呈现规律性的改变。2、助助色色效效应应：使使助助色色团团的的n电电子子于于发发色色团团的的电电子子共共轭轭，也也可可使使吸吸收收峰峰的的波波长长向向长长波波方方向向移动，吸收强度也随之增加。移动，吸收强度也随之增加。3、超超共共轭轭效效应应：由由烷烷基基的的键键与与共共轭轭体体系系的的键键共共轭轭而而引引起起，其其效效应应也也可可使使吸吸收收峰峰向向长长波波方方向向移移动动、吸吸收收强强度度增增加加，但但其其作作用用远远小小于于共共轭效应。轭效应。4、溶溶剂剂的的影影响响：溶溶剂剂的的极极性性强强弱弱能能影影响响物物质质的的精精细细结结构构，影影响响其其紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱的的吸吸收峰波长、吸收强度和形状。收峰波长、吸收强度和形状。吸收光谱影响因素吸收光谱影响因素 n*跃迁的吸收峰向短波方向跃迁的吸收峰向短波方向移动，称短移或紫移效应。移动，称短移或紫移效应。*跃迁的吸收峰向长波方向跃迁的吸收峰向长波方向移动，称为长移或红移效应。移动，称为长移或红移效应。溶剂的极性增强：溶剂的极性增强：吸收光谱影响因素吸收光谱影响因素例：异例：异亚亚丙基丙丙基丙酮酮的溶的溶剂剂效效应应极性增强极性增强溶溶剂剂正己正己烷烷氯氯仿仿甲醇甲醇水水*230nm230nm238nm238nm 237nm237nm 243nm243nm 向向长长波移波移动动波长波长增加增加nn*329nm329nm315nm315nm 309nm309nm 305nm305nm 向短波移向短波移动动波长波长缩短缩短吸收光谱影响因素吸收光谱影响因素:溶剂溶剂第三节第三节 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计基本组成与结构基本组成与结构一、仪器的基本组成一、仪器的基本组成二、紫外可见分光光度计整机的光路结构二、紫外可见分光光度计整机的光路结构一、仪器的基本组成一、仪器的基本组成 由光源、单色器由光源、单色器(分光系统分光系统)、吸收池、吸收池、检测器和显示器等五大部分组成。检测器和显示器等五大部分组成。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 紫外可见分光光度计的测定波长紫外可见分光光度计的测定波长范围最大在范围最大在2001000nm。光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示器显示器 光源是提供激发所需入射光的装置。光源是提供激发所需入射光的装置。光光源源的的数数量量特特征征，要要求求光光源源有有足足够够高高和和稳稳定定的的强强度度。光光源源的的不不稳稳定定性性会会叠叠加加到到定定性信息中，影响测量的准确度与精确度。性信息中，影响测量的准确度与精确度。光光源源的的性性质质特特征征(光光谱谱特特征征):每每种种光光源源所所发发的的光光具具有有一一定定的的波波长长范范围围；不不同同波波长长成分光成分光()的相对强度的相对强度fs()也不同。也不同。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计1、光源、光源常用光源：钨灯、氢灯、氘灯、氙灯常用光源：钨灯、氢灯、氘灯、氙灯 (1)、钨灯：可见光区光源。白炽钨灯的灯丝、钨灯：可见光区光源。白炽钨灯的灯丝温度约温度约2850K，工作波长范围约为工作波长范围约为3502500nm，所发出的光大部分在近红外区。为了提高其在所发出的光大部分在近红外区。为了提高其在可见区辐射的相对强度，须提高灯丝的温度，为可见区辐射的相对强度，须提高灯丝的温度，为此常在灯泡内充入卤素气体，制成卤素灯，如碘此常在灯泡内充入卤素气体，制成卤素灯，如碘钨灯，溴钨灯等。钨灯，溴钨灯等。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 是是低低压压氢氢和和氘氘的的气气体体放放电电灯灯，能能在在160360nm间间发发出出波波长长连连续续的的紫紫外外光光。在在空空气气中中，用用石石英英作作灯灯管管的的氢氢灯灯或或氘氘灯灯，由由于于受受石石英英与与空空气气透透过过特特性性的的影影响响，工工作作波波长长范范围围约约为为190360nm(普普通通玻玻璃璃不不能能通通过过紫紫外外线线，只只能能通通过过可可见见光光)。与与氢氢灯灯相相比比，氘灯的能量输出和波长范围均显著的提高。氘灯的能量输出和波长范围均显著的提高。(2)、氢灯和氘灯氢灯和氘灯，(3)、氙灯、氙灯 在紫外区和可见区都可以发出强度高、波长连在紫外区和可见区都可以发出强度高、波长连续的光，是高档仪器采用的光源。续的光，是高档仪器采用的光源。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计2.单色器（分光系统）：单色器（分光系统）：单单色色器器是是提提供供将将光光源源辐辐射射的的复复合合光光分分成成单单色色光光的光学装置。的光学装置。单单色色器器的的功功能能：通通过过色色散散器器件件，将将光光源源产产生生的的包包含含多多种种波波长长成成分分的的、波波长长连连续续的的复复色色光光，在在空空间间上上分分开开，呈呈按按一一定定波波长长顺顺序序排排列列的的单单色色光光，然然后取出所需波长的单色光用于分析。后取出所需波长的单色光用于分析。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 入射狭缝：只许光源分一束光进入。入射狭缝：只许光源分一束光进入。准光镜：将光源产生的光转变为平行光束，使其准光镜：将光源产生的光转变为平行光束，使其照射在色散元件上的入射角均相等。照射在色散元件上的入射角均相等。色散元件：为棱镜或光栅，将复合光色散成按一色散元件：为棱镜或光栅，将复合光色散成按一定波长顺序排列的单色光。定波长顺序排列的单色光。成像物镜：将色散原件产生的单色平行光，在其成像物镜：将色散原件产生的单色平行光，在其焦平面的不同位置聚焦，成为出射狭缝对应波长的单焦平面的不同位置聚焦，成为出射狭缝对应波长的单色光。色光。出射狭缝：使分析所需波长的单色光通过。出射狭缝：使分析所需波长的单色光通过。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计(1)单色器的组成单色器的组成:棱镜单色器的结构原理示意棱镜单色器的结构原理示意光源光源入射狭缝入射狭缝准光镜准光镜棱镜棱镜成像物镜成像物镜出射狭缝出射狭缝光光电电管管 单单色色器器中中入入射射狭狭缝缝越越窄窄，则则光光谱谱带带上上任任意意一一点点的的波波长长成成分分越越纯纯，光光谱谱的的质质量量就就越越高高；出出射射狭狭缝缝越越小小，则则产产生生单单色色光光的的带带宽宽小小、单单色色性性好、但能量小，影响仪器的信噪比。好、但能量小，影响仪器的信噪比。通通常常入入射射狭狭缝缝和和出出射射狭狭缝缝进进行行同同步步调调节节，保保持持两两者者的的宽宽度度相相同同，这这种种情情况况下下单单色色光光的的能能量输出与狭缝的宽度的平方成正比。量输出与狭缝的宽度的平方成正比。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计狭缝大小的影响狭缝大小的影响 棱棱镜镜：棱棱镜镜材材料料对对不不同同波波长长光光的的折折射射率率不不同同，波波长长短短光光的的折折射射率率大大，波波长长长长的的光光折折射射率率小小。平平行行的的复复合合光光经经色色散散后后，就就按按波波长长顺顺序序被被分分解解为为不不同同波波长长的的“单单色色光光”，得到按波长顺序展开的光谱。得到按波长顺序展开的光谱。有有玻玻璃璃棱棱镜镜(可可见见光光)和和石石英英棱棱镜镜(紫紫外波段外波段)。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计（2）、色散元件）、色散元件:棱镜或光栅棱镜或光栅 光光栅栅：利利用用多多狭狭缝缝干干涉涉和和单单狭狭缝缝衍衍射射的的联联合合作作用用，将将复复合合光光色色散散为为“单单色色光光”；多多狭狭缝缝干干涉涉决决定定谱谱线的位置，单狭缝衍射决定谱线的强度分布。线的位置，单狭缝衍射决定谱线的强度分布。有凹面光栅和平面光栅。有凹面光栅和平面光栅。色色散散作作用用：用用光光栅栅公公式式表表示示d(sin+sin)=nd(sin+sin)=n，式式中中：、分分别别为为入入射射角角和和衍衍射射角角，整整数数n为为光光谱谱级级数数，波波长长。在在入入射射角角一一定定的的情情况况下下，衍衍射射角角随随波波长长而不同而变化，将复合光色散为单色光。而不同而变化，将复合光色散为单色光。（2）、色散元件）、色散元件:紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计（3）、单色器的性能指标）、单色器的性能指标 包包括括：单单色色光光的的单单色色性性、波波长长分分辨辨率率和和单单色色光光的强度等指标评价。的强度等指标评价。单单色色性性是是指指单单色色光光波波长长成成分分的的纯纯度度，用用光光谱谱带带宽宽表表示示，简简称称带带宽宽。指指单单色色光光光光谱谱中中1/21/2峰峰高高处处的的波波长长宽度，称为半高宽或半宽。宽度，称为半高宽或半宽。波波长长分分辨辨率率：光光谱谱仪仪分分辩辩谱谱线线的的能能力力，是是光光谱谱仪极为重要的性能指标。仪极为重要的性能指标。有有绝绝对对分分辨辨率率、相相对对分分辨辨率率和和实实际际分分辨辨率率、理理论极限分辨率等。论极限分辨率等。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 绝绝对对分分辨辨率率：指指最最低低实实际际能能分分开开的的两两条条谱谱线线之之间间的的绝绝对对距距离离，也称为分辨波长。也称为分辨波长。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计单色器的波长分辨率单色器的波长分辨率 绝绝对对分分辨辨率率越越小小，光光谱谱仪仪分辨谱线的能力越大。分辨谱线的能力越大。3、吸吸收收池池 即即比比色色皿皿，根根据据测测定定波波长长的的范范围围，用用光光学学玻玻璃璃或或石石英英加加工工而而成成。有有不不同同大小光径的系列。大小光径的系列。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 4、检测器、检测器 分光光度计中检测信号的器分光光度计中检测信号的器件称为检测器。光谱仪器中信号的传输主要是件称为检测器。光谱仪器中信号的传输主要是光强度特征的传送，受检测器影响很大。光强度特征的传送，受检测器影响很大。检测器的类型有：检测器的类型有：单通道检测器和多通道单通道检测器和多通道检测器。检测器。单单通通道道检检测测器器：检检测测器器位位于于单单色色器器的的出出射射狭狭缝缝后后面面，只只能能对对一一种种波波长长成成分分的的光光进进行行检检测测。波波长长扫扫描描时时，检检测测器器逐逐个个检检测测各各个个单单色色光光波波长长单单元元的的强强度度，因因此此，扫扫描描一一个个样样品品的的光光谱谱要要有有足足够够长长的时间。的时间。多多通通道道检检测测器器：是是多多个个单单通通道道检检测测器器的的集集合合，能能同同时时检检测测空空间间不不同同位位置置光光的的强强度度。有有多多通通道道光光谱仪和二级管阵列检测器。谱仪和二级管阵列检测器。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计检测器的类型检测器的类型 常常用用的的检检测测器器是是把把光光信信号号转转变变成成电电信信号号的的光光电电检检测测器器。光光电电检检测测器器：有有光光电电池池、光光电电管管、光光电电倍增管、硅二极管。倍增管、硅二极管。、光电池、光电池 又称光生伏打电池；有硒光电又称光生伏打电池；有硒光电池和硅光电池。将硒或硅沉积在铁或铜的金属基池和硅光电池。将硒或硅沉积在铁或铜的金属基板上，其表面再复盖一层金、银或其它金属的透板上，其表面再复盖一层金、银或其它金属的透明金属层，即构成了光电池。明金属层，即构成了光电池。当光照射在半导体硒或硅上时，半导体内产当光照射在半导体硒或硅上时，半导体内产生自由电子和空穴，自由电子向透明的金属薄膜生自由电子和空穴，自由电子向透明的金属薄膜层移动层移动(向集电极运动向集电极运动)，为负极；空穴则移向基，为负极；空穴则移向基板，为正极。将产生的自由电子通过外电路与空板，为正极。将产生的自由电子通过外电路与空穴复合即可产生电流。穴复合即可产生电流。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计光电检测器光电检测器光电池的特性 当当外外电电路路的的电电阻阻不不大大时时，光光电电流流与与照照射射的光强具有线性关系，一般可达的光强具有线性关系，一般可达10-100。硒硒光光电电池池，价价格格便便宜宜，但但灵灵敏敏度度低低、长长时时间间爆爆光光异异“疲疲劳劳”、且且较较易易受受水水蒸蒸气气和和化化学气体得作用而失效。学气体得作用而失效。硅硅光光电电池池，价价格格较较高高，不不易易“疲疲劳劳”，但在短波区的响应较差。，但在短波区的响应较差。又又称称真真空空光光电电二二极极管管。由由一一个个阴阴极极和和一一个个阳阳极极构构成成，装装在在抽抽成成真真空空的的玻玻璃璃或或石石英英管管内内。阴阴极极为为一一金金属属的的半半圆圆筒筒，内内涂涂碱碱金金属属及及其其它它材材料料组组成成的光敏物质，阳极为金属镍环或镍片。的光敏物质，阳极为金属镍环或镍片。当当光光照照射射到到阴阴极极上上的的光光敏敏物物质质上上时时，光光敏敏物物质质发发射射光光电电子子，光光电电子子在在两两极极之之间间施施加加的的正正电电压压的的作作用用下下加加速速流流向向阳阳极极，经经阳阳极极收收集集产产生生光光电电流流。光光电电流流在在负负载载电电阻阻两两端端产产生生一一个个电电位位降降，经经放放大大即可进行测量。将光信号转变为电信号。即可进行测量。将光信号转变为电信号。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计、光电管、光电管 加加上上了了多多级级电电子子倍倍增增电电极极的的光光电电管管。在在阴阴极极和和阳阳极极之之间间，加加有有约约1000V的的直直流流电电压压，当当光光子子撞撞击击阴阴极极时时发发射射的的光光电电子子，在在电电场场的的作作用用下下加加速速撞撞击击第第一一倍倍增增极极，撞撞击击出出更更多多的的二二次次电电子子。依依次次类类推推，在在阳阳极极上上最最后后收收集集到到的的电电子子数数将将是是阴阴极极发发出出电电子子数数的的105108倍倍。光光电电倍倍增增管管的的线线性性范范围围较较宽宽，并并可可通通过过倍倍增增极极的的负负反反馈馈使使输输出出信信号号稳稳定定，通通过过调调节节外外加加电电压压的的大大小小可可调调节节光光电电倍倍增增管管的的输输出出电电流流大大小小。因因此，多用来作为中、高档分光光度计的检测器。此，多用来作为中、高档分光光度计的检测器。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计、光电倍增管、光电倍增管光电倍增管工作原理示意图光电倍增管工作原理示意图K光敏阴极；光敏阴极；14打拿极；打拿极；A阳极；阳极；R电阻；电阻；C1C5电容电容 它它由由一一块块有有反反向向偏偏置置p pn n结结的的硅硅片片构构成成。由由于于反反向向偏偏置置，其其导导电电性性几几乎乎为为零零。在在光光照照射射时时，由由于于电电子子和和空空穴穴的的增增加加，硅硅片片的的导导电电性性增增加加。其其导电性与光照呈线性关系。导电性与光照呈线性关系。硅硅二二极极管管的的最最大大优优点点是是体体积积很很小小，在在1 1mmmm2 2的的面面积积上上最最多多可可设设置置超超过过1500015000个个的的硅硅二二极极管管，特特别别适合加工成二级管阵列检测器。适合加工成二级管阵列检测器。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计、硅二极管、硅二极管 显显示示器器的的类类型型因因仪仪器器的的档档次次不不同同而而有有较较大大差差异异，常常见见的的有有：指指针针表表头头式式，数数值值管管表表头头式式，液液晶晶表表头头式，计算机配套显示器等。式，计算机配套显示器等。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计5 5、显示器、显示器 按按光光路路结结构构，常常见见紫紫外外分分光光光光度度计计可可分分为为下下列列几几种种类类型型：单单光光束束、双双光光束束、双双波波长长以以及及光光电电二二极极管管阵阵列列分分光光光度计。光度计。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计二、紫外可见分光光度计仪器类型二、紫外可见分光光度计仪器类型 分分析析光光经经过过的的路路线线只只有有一一条条。单单色色器器产产生生的的用用于于分分析析的的一一束束单单色色光光，轮轮流流通通过过参参比比溶溶液液和和样样品溶液来进行测定。品溶液来进行测定。这这种种分分光光光光度度计计结结构构简简单单、价价格格便便宜宜，主主要要用用于于定定量量分分析析。使使用用时时，如如在在不不同同的的波波长长范范围围内内、用用不不同同的的吸吸收收池池，则则每每换换一一次次波波长长都都必必须须用用参参比比溶液校正，操作麻烦，不适于作定性分析。溶液校正，操作麻烦，不适于作定性分析。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计1、单光束分光光度计、单光束分光光度计单色器单色器比色池比色池显示器显示器检测器检测器2、双光束分光光度、双光束分光光度计计 双双光光束束分分光光光光度度计计的的光光路路设设计计与与单单光光束束相相似似，将将单单色色器器产产生生的的单单色色光光被被斩斩光光器器一一分分为为二二，一一束束通通过过参参比比溶溶液液、另另一一束束通通过过样样品品溶溶液液，然然后后由由检检测测系系统测统测量得到量得到样样品的吸光度。品的吸光度。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计单单色器色器参比池参比池样样品池品池检检测测器器显显示示器器光源光源斩光器斩光器 工工作作时时，随随着着波波长长扫扫描描不不同同波波长长的的单单色色光光依依次次投投向向快快速速旋旋转转的的斩斩光光器器，斩斩光光器器的的反反射射镜镜面面、透透光光面面与与吸吸光光面面交交替替进进入入光光路路；反反射射面面进进入入光光路路，成成为为参参比比光光束束；通通过过参参比比样样后后，经经反反射射镜镜由由光光电电倍倍增增管管检检测测，产产生生参参比比光光信信号号I I0 0；透透光光面面进进入入光光路路时时，成成为为样样品品光光束束，通通过过待待测测样样品品后后，由由光光电电倍倍增增管管检检测测，产产生生分分析析光光信信号号I I；分分光光光光度度计计通通过过对对I I与与I I0 0的的相相比比，得到不同波长的透过率得到不同波长的透过率T T。当当吸吸光光面面进进入入光光路路时时，检检测测器器的的输输出出为为零零，以以便检查或控制零点。便检查或控制零点。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计双光束光度计工作原理双光束光度计工作原理 双波双波长长分光光度分光光度计计是用两个不同波是用两个不同波长长(1 1和和2 2)的的单单色光交替通色光交替通过样过样品溶液品溶液(不需使用参比溶液不需使用参比溶液)后后到达到达检测检测系系统统，得到，得到样样品溶液在两波品溶液在两波长处长处的吸光度的吸光度的差的差值值1122。只要波只要波长长合适就可扣除合适就可扣除背景的吸光度。适于高背景的吸光度。适于高浓浓度、多度、多组组分、混分、混浊浊液等液等试试样样。最适于。最适于测测定存在相互干定存在相互干扰组扰组分的混合分的混合试样试样，不，不仅仅操作操作简单简单，精确度也，精确度也较较高。高。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计3、双波长分光光度计、双波长分光光度计单单色器色器1单单色器色器2样样品池品池检检测测器器光源光源斩光器斩光器 它它是是一一种种高高档档的的用用光光电电二二极极管管阵阵列列作作为为多多通通道道检检测测器器，由由微微型型计计算算机机控控制制的的单单光光束束紫紫外外可可见见分分光光光光度度计计，具有快速扫描吸收光谱的特点。具有快速扫描吸收光谱的特点。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计4、多通道光电二极管阵列分光光度计、多通道光电二极管阵列分光光度计 从从光光源源发发射射的的复复合合光光，通通过过样样品品池池后后经经全全息息光光栅栅色色散散，色色散散后后的的单单色色光光由由二二极极管管阵阵列列中中的的二二极极管管接接受受，二二极极管管与与电电容容耦耦合合；受受光光照照射射时时电电容容放放电电，电电容容器器上上的的带带电电量量与与照照射射到到二二极极管管上上的的总总光量成正比。光量成正比。一一个个光光电电二二极极管管阵阵列列可可容容纳纳400400个个以以上上的的二二极极管管，若若覆覆盖盖200-800200-800nmnm波波长长范范围围，光光谱谱分分辨辨率率在在1 12 2nmnm，可可满满足足紫紫外外可可见见吸吸收收光光谱谱分分析析的的需需要要。（已经应用在高级的液相色谱上）。（已经应用在高级的液相色谱上）。紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计光电二极管阵列测定原理光电二极管阵列测定原理第三节第三节 结束结束第四节第四节 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计的性能的性能二、仪器分析条件的设定二、仪器分析条件的设定一、分光光度计的结构性能及其对分析的影响分光光度计的结构性能及其对分析的影响 由由于于样样品品的的光光学学特特征征与与测测试试目目的的不不同同，对对测测试试结结果果的的准准确确度度、精精确确度度与与检检测测限限的的要要求求也也不不同同。应根据分析的要求，选用适当性能的分光光度计。应根据分析的要求，选用适当性能的分光光度计。分分光光光光度度计计的的性性能能决决定定于于其其结结构构，也也与与仪仪器器实实际际使使用用状状态态与与测测试试参参数数有有关关。表表示示分分光光光光度度计计分分析析测测试试性性能能的的参参数数有有：仪仪器器中中传传送送信信息息的的保保真真度度、对对信信息息采采集集的的选选择择性性以以及及仪仪器器的的测测试试范范围围、速度速度与与灵敏度灵敏度等。等。一、分光光度计的结构性能一、分光光度计的结构性能及其对分析的影响及其对分析的影响仪仪仪仪器性能器性能器性能器性能主要决定因素主要决定因素主要决定因素主要决定因素对对对对分析影响分析影响分析影响分析影响波波波波长长长长范范范范围围围围光学系光学系光学系光学系统统统统：光源、：光源、：光源、：光源、单单单单色器、色器、色器、色器、检测检测检测检测器、比色皿器、比色皿器、比色皿器、比色皿影响能影响能影响能影响能实现实现实现实现分析分析分析分析的的的的项项项项目范目范目范目范围围围围波波波波长长长长精确度精确度精确度精确度光学系光学系光学系光学系统统统统的的的的结结结结构构构构分析精确度分析精确度分析精确度分析精确度波波波波长长长长准确度准确度准确度准确度光学系光学系光学系光学系统统统统的的的的结结结结构构构构分析的准确度分析的准确度分析的准确度分析的准确度发发发发射光射光射光射光强强强强度度度度与光源与光源与光源与光源类类类类型有关型有关型有关型有关分析的分析的分析的分析的检测检测检测检测限限限限单单单单色光色光色光色光带宽带宽带宽带宽狭狭狭狭缝宽缝宽缝宽缝宽度与度与度与度与单单单单色器色器色器色器线线线线色散率色散率色散率色散率分析的准确度分析的准确度分析的准确度分析的准确度杂杂杂杂散光散光散光散光强强强强度度度度光学系光学系光学系光学系统结统结统结统结构，器件表面的构，器件表面的构，器件表面的构，器件表面的缺陷与旋缺陷与旋缺陷与旋缺陷与旋转转转转部件部件部件部件对对对对光的散射光的散射光的散射光的散射分析的分析的分析的分析的检测检测检测检测限限限限（一）光学系统对光度计性能的影响（一）光学系统对光度计性能的影响仪仪器性能器性能主要决定因素主要决定因素对对分析影响分析影响准确度准确度检测检测器、放大器、信号器、放大器、信号处处理与理与显显示器的非示器的非线线性性准确度准确度信噪比信噪比光源、放大器、光源、放大器、检测检测器器产产生的噪声及生的噪声及环环境噪声境噪声准确度与精度准确度与精度分析速度分析速度仪仪器的响器的响应应速度、速度、整机的整机的结结构构分析效率，准分析效率，准确度与精确度确度与精确度（二）整机对光度计性能的影响（二）整机对光度计性能的影响 波波长长的的准准确确度度是是指指仪仪器器所所指指示示的的波波长长值值和和单单色色器器实实际际输输出出单单色色光光的的波波长长值值之之间间相相符符合合的的程程度度。用用波长误差来表示。波长误差来表示。波波长长准准确确度度是是分分光光光光度度计计能能够够正正确确测测定定样样品品光光谱谱的的前前提提，对对分分析析测测量量有有很很大大的的影影响响。定定性性分分析析，波波长长准准确确度度直直接接影影响响光光谱谱吸吸收收峰峰的的位位置置。定定量量分分析析，波长准确度影响分析所得的数值大小。波长准确度影响分析所得的数值大小。在在测测量量波波长长附附近近，样样品品吸吸光光系系数数K K随随波波长长变变化化越越快，波长误差对测量的影响越大。快，波长误差对测量的影响越大。1.波长准确度及其对分析测定的影响波长准确度及其对分析测定的影响 单单色色光光带带宽宽决决定定了了仪仪器器的的分分辨辨率率