( 1) 光源

要求能提供所需波长范围的连续光谱, 稳定而有足够的强度。常用的有白炽灯( 钨比灯、卤钨灯等) 、气体放电灯( 氢灯、氘灯及氙灯等) 、金属弧灯( 各种汞灯) 等多种。钨灯和卤钨灯发射320~ 2000 nm 连续光谱, 最适宜工作范围为360~ 1000 nm, 稳定性好, 用作可见光分光光度计的光源。氢灯和氘灯能发射150~ 400nm的紫外光, 可用作紫外光区分光光度计的光源。红外线光源则由纳恩斯特( Nernst) 棒产生。汞灯发射的

不是连续光谱, 能量绝大部分集中在25316 nm 波长外, 一般作波长校正用。

( 2) 分光系统( 单色器)

单色器是指能从混合光波中分解出来所需单一波长光的装置, 由棱镜或光栅构成。用玻璃制成的棱镜色散力强, 但只能在可见光区工作, 石棱镜工作波长范围为185~ 4000nm, 在紫外区有较好的分辨率而且也适用于可见光区和近红外区。棱镜的特点是波长越短, 色散程度越好。所以用棱镜的分光光度计, 其波长刻度在紫外区可达到012nm, 而在长波段只能达到5nm。有的分光光系统是衍射光栅, 即在石英或玻璃的表面上刻划许多平行线, 刻线处不透光, 于是通过光的干涉和衍射现象, 较长的光波偏折的角度大, 较短的光波偏折的角度小, 因而形成光谱。

( 3) 狭缝

狭缝是指由一对隔板在光通路上形成的缝隙, 用来调节入射单色光的纯度和强度, 也直接影响分辨率。狭缝可在0~ 2mm 宽度内调节, 由于棱镜色散力随波长不同而变化, 较先进的分光光度计的狭缝宽度可随波长一起调节。

( 4) 比色杯

比色杯也叫样品池或比色皿, 用来盛溶液, 各个杯子壁厚度等规格应尽可能完全相等, 否则将产生测定误差。玻璃比色杯只适用于可见光区, 在紫外区测定时要用石英比色杯。

( 5) 检测器系统

有许多金属能在光的照射下产生电流, 光愈强电流愈大, 此即光电效应。因光照射而产生的电流叫做光电流。受光器有两种, 一是光电池, 二是光电管。光电池的组成种类繁多, 最常见的是硒光电池。当连续照射一段时间会产生疲劳现象而使光电流下降, 要在暗中放置一些时候才能恢复。因此使用时不宜长期照射, 以防止光电池因疲劳而产生误差。光电管装有一个阴极和一个阳极, 阴极是用对光敏感的金属( 多为碱土金属的氧化物) 做成。光愈强, 电子放出愈多, 电子是带负电的, 被吸引到阳极上而产生电流。光电管产生电流很小, 需要放大。分光光度计中常用电子倍增光电管, 在光照射下所产生的电流比其他光电管要大得多, 这就提高了测定的灵敏度。

检测器产生的光电流以某种方式转变成模拟的或数字的结果, 模拟输出装置包括电流表、电压表、记录器、示波器及与计算机联用等, 数字输出则通过模拟/ 数字转换装置如数字式电压表等。

分光光度技术的基本应用

211 测定溶液中物质的含量

可见或紫外分光光度法都可用于测定溶液中物质的含量。测定标准溶液( 浓度已知的溶液) 和未知液( 浓度待测定的溶液) 的吸光度, 进行比较, 由于所用吸收池的厚度是一样的。也可以先测出不同浓度的标准液的吸光度, 绘制标准曲线, 在选定的浓度范围内标准曲线应该是一条直线, 然后测定出未知液的吸光度, 即可从标准曲线上查到其相对应的浓度。含量测定时所用波长通常要选择被测物质的最大吸收波长, 这样做有两个好处: ( 1) 灵敏度大, 物质在含量上的稍许变化将引起较大的吸光度差异; ( 2) 可以避免其他物质的干扰。

212 用紫外光谱鉴定化合物

使用分光光度计可以绘制吸收光谱曲线。方法是用各种波长不同的单色光分别通过某一浓度的溶液,测定此溶液对每一种单色光的吸光度, 然后以波长为横座标, 以吸光度为纵座标绘制吸光度) 波长曲线,此曲线即吸收光谱曲线。各种物质有它自己一定的吸收光谱曲线, 因此用吸收光谱曲线图可以进行物质种类的鉴定。一定物质在不同浓度时, 其吸收光谱曲线中, 峰值的大小不同, 但形状相似, 即吸收高峰和低峰的波长是一定不变的。紫外线吸收是由不饱和的结构造成的, 含有双键的化合物表现出吸收峰。紫外吸收光谱比较简单, 同一种物质的紫外吸收光谱应完全一致, 但具有相同吸收光谱的化合物其结构不一定相同。除了特殊情况外, 单独依靠紫外吸收光谱决定一个未知物结构, 必须与其他方法配合。紫外吸收光谱分析主要用于已知物质的定量分析和纯度分析。