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01 概念
分光光度計,又稱光譜儀(spectrometer),是將成分復雜的光,分解為光譜線的科學儀器。測量范圍一般包括波長范圍為400~760 nm的可見光區和波長范圍為200~400 nm的紫外光區.不同的光源都有其的發射光譜,因此可采用不同的發光體作為儀器的光源.
分光光度法是根據物質的吸收光譜和光的吸收定律,對物質進行定量、定性分析的一種儀器分析方法。根據測定時所選用的光源分為:
可見分光光度法(400~800nm)
紫外分光光度法(200~400 nm)
紅外分光光度法(800nm~50mm)
02 原理
分光光度計采用一個可以產生多個波長的光源,通過系列分光裝置,從而產生特定波長的光源,光線透過測試的樣品后,部分光線被吸收,計算樣品的吸光值,從而轉化成樣品的濃度。
Lambert-Beer定律是吸收光度法的基本定律,表示物質對某一單色光吸收的強弱與吸光物質濃度和厚度間的關系。
I——入射的單色光強度
I——透射的單色光強度
c——樣品濃度
L——光程,即盛放溶液的液槽的透光厚度
k——光被吸收的比例系數
當濃度采用摩爾濃度時,k為摩爾吸收系數。它與吸收物質的性質及入射光的波長λ有關。
當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時, 其吸光度與吸光物質的濃度c及吸收層厚度L成正比。
物質對光的選擇性吸收波長,以及相應的吸收系數是該物質的物理常數。當已知某純物質在一 定條件下的吸收系數后可用同樣條件將該供試品配成溶液,測定其吸收度,即可由上式計算出供試品中該物質的含量。
03 分類
按波長分為:
1、可見光分光光度計:測定波長范圍為400~760nm的可見光區;
2、紫外分光光度計:測定波長范圍為200~400nm的紫外光區;
3、紅外分光光度計:測定波長范圍為大于760nm的紅外光區;
4、熒光分光光度計:用于掃描液相熒光標記物所發出的熒光光譜;
5、原子吸收分光光度計:光源發出被測的特征光譜輻射,被經過原子化器后的樣品蒸氣中的待測元素基態原子所吸收,通過測定特征輻射被吸收的大小,來求出被測元素的含量。
紫外可見分光光度計(200-1000nm)是目前市面上比較流行的,紫外可見分光光度計根據光路可劃分為:單光束分光光度計、雙光束分光光度計、雙波長分光光度計。
04 主要部件
1、光源:發出所需波長范圍內的連續光譜,有足夠的光強度。
a 可見光區:鎢燈,碘鎢燈(3202500nm)
b 紫外區:氫燈,氘燈(180~375nm)
2、單色器:將光源發出的連續光譜分解為單色光的裝置。
3、棱鏡:玻璃350~3200nm,石英185~4000nm
4、光柵:波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便。
5、吸收池:(比色皿)用于盛待測及參比溶液。
a 可見光區:光學玻璃池
b 紫外區:石英池
6、檢測器:利用光電效應,將光能轉換成電流信號。光電池,光電管,光電倍增管。
7、指示器:
a 低檔儀器:刻度顯示
b 中高 檔儀器:數字顯示,自動掃描記錄
05 分光光度計使用方法與步驟
1)預熱儀器。為使測定穩定,將電源開關打開,使儀器預熱20min,為了防止光電管疲勞,不要連續光照。預熱儀器時和在不測定時應將比色皿暗箱蓋打開,使光路切斷。
2)選定波長。根據要求,轉動波長調節器,使指針指示所需要的單色光波長。
3)固定靈敏度檔。根據有色溶液對光的吸收情況,為使吸光度讀數為0.2-0.7,選擇合適的靈敏度。為此,旋動靈敏度檔,使其固定于某一檔,在實驗過程中不再變動。一般測量固定在“1"檔。
4)調節“0"點。輕輕旋動調“0"電位器,使讀數表頭指針恰好位于透光度為“0"處(此時,比色皿暗箱蓋是打開的,光路被切斷,光電管不受光照)。
5)調節T=100 %。將盛蒸餾水(或空白溶液或純溶劑)的比色皿放入比色皿座架中的格內,有色溶液放在其它格內,把比色皿暗箱蓋子輕輕蓋上,轉動光量調節器,使透光度T=100 %,即表頭指針恰好指在T=100 %處。
6)測定。輕輕拉動比色皿座架拉桿,使有色溶液進入光路,此時表頭指針所示為該有色溶液的吸光度A。讀數后,打開比色皿暗箱蓋。
7)關機。實驗完畢,切斷電源,將比色皿取出洗凈,并將比色皿座架及暗箱用軟紙擦凈。
06 分光光度計操作使用過程中的注意事項
1)為了防止光電管疲勞。不測定時必 須將比色皿暗箱蓋打開,使光路切斷,以延長光電管使用壽命。
2)比色皿的使用方法:
①拿比色皿時,手指只能捏住比色皿的毛玻璃面,不要碰比色皿的透光面,以免沾污。
②清洗比色皿時,一般先用水沖洗,再用蒸餾水洗凈。如比色皿被有機物沾污,可用鹽酸-乙醇混合洗滌液(1∶2)浸泡片刻,再用水沖洗。不能用堿溶液或氧化性強的洗滌液洗比色皿,以免損壞。也不能用毛刷清洗比色皿,以免損傷它的透光面。
每次做完實驗時,應立即洗凈比色皿。
③比色皿外壁的水用擦鏡紙或細軟的吸水紙吸干,以保護透光面。
④測定有色溶液吸光度時,一 定要用有色溶液洗比色皿內壁幾次,以免改變有色溶液的濃度。另外,在測定一系列溶液的吸光度時,通常都按由稀到濃的順序測定,以減小測量誤差。
⑤在實際分析工作中,通常根據溶液濃度的不同,選用液槽厚度不同的比色皿,使溶液的吸光度控制在0.2~0.7。
07 分光光度計分操作中容易出現的幾個典型故障及其排除方法
1)儀器不能調零。可能原因:
①光門不能*關閉。解決方法:修 復光門部件,使其關閉。
②透過率"100 %"旋到底了。解決方法:重新調整"100 %"旋鈕。
③儀器嚴重受潮。解決方法:可打開光電管暗盒,用電吹風吹上一會兒使其干燥,并更換干燥劑。
④電路故障。解決方法:送修理部門,檢修電路。
2)儀器不能調"100 %"。可能原因:
①光能量不夠。解決方法:增加靈敏度倍率檔位,或更換光源燈(盡管燈還亮)。
②比色皿架未落位。解決方法:調整比色皿架使其落位。
③光電轉換部分老化。解決方法:更換部件。
④電路故障。解決方法:調修電路。
3) 測量過程中,"100 %"點經常變動。可能原因:
①比色皿在比色皿架中放置的位置不一致,或其表面有液滴。解決方法:用擦鏡紙擦干凈比色皿表面,然后將其安放在比色槽的左邊,上面用定位夾定位。
②電路故障(電壓、光電接收、放大電路)。解決方法:送修。
4)數顯不穩。可能原因:
①預熱時間不夠。解決方法:延長預熱時間至30分鐘左右(部分儀器由于老化等原因,長時間處于工作狀態時,也會工作不穩)。
②光電管內的干燥劑失效,使微電流放大器受潮。解決方法:烘烤電路,并更換或烘烤干燥劑。
③環境振動過大、光源附近空氣流速大、外界強光照射等。解決方法:改 善工作環境。
④光電管、電路等其它原因。解決方法:送修。
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