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光度分析技术概述

　光度分析（spectrophotometry）技术是利用物质（包括分子和原子）具有对光（包括可见光、紫外光、红外光及辐射光）的选择性吸收特征而建立起来的一种定量和定性分析方法，又称分光光度法或吸收光度法。按其研究对象的不同，可分为分子吸收和原子吸收两大类，其中分子吸收分光光度法又可依所选光性质的差异分为可见、紫外光和红外光的分光光度法三种。光度分析技术作为一种最常见的仪器分析方法，以其操作简便、准确快速、灵敏稳定和用样量少等优点而被广泛地应用于农林牧渔、化学化工、机械电子、地质冶金、医药卫生、能源环保、食品饮料、航空航海乃至公安国防等多个领域，并已成为这些领域里的实验室分析测试的主要手段。

　　不同的光度分析技术依靠不同的分光光度计（spectrophotometer）来实现。分光光度计的产生与比色分析（colorimetric analysis）有密切关系。早在1729年M.Bouger就提出当溶液浓度不变时，入射光被溶液吸收的程度（A）与光径上溶液的厚度（L）呈正相关，1760年H.Lambert系统地研究了该问题，并发现只有当一定的单色光穿过玻璃片或有色溶液时，该单色光被吸收的程度就与玻璃片或有色溶液的厚度成正比，即A=KL，K表示物质的吸光系数，此为Lambert定律。1852年A.Beer在研究无机盐水溶液对红光的吸收时，观察到物质的吸光度与物质的吸光系数和浓度的乘积成正比，即A=KC，此为Beer定律。此后，经物理及数学推导将其两个定律合并成：A=KCL，从而奠定了光度分析技术的定量分析基础。按此原理1870年J.Duboscq制造了世界上第一台光电比色计（Photoelectric colorimeter）,开创了光电比色分析时代，持续达70余年。但光电比色计由于采用滤光片技术作为获得单色光的手段，因而杂光干扰大，单色光效应差；又由于采用光电池充当光电转换器，因而灵敏度低，稳定性差，且只能适合有色溶液的定量分析，故其应用范围受限。随着光学及光电技术的发展，人们发现通过棱镜色散的光谱可被光栅严格地选择，而通过光电管产生的光电流可被光电倍增管放大，且易被稳定。1918年美国国家标准局利用这些技术成果试制出第一台主要适用于有色溶液的可见光分光光度计，从而开始了光度分析技术的新时代。分光光度法由于快速准确、灵敏度高、稳定性好，很快取代了比色分析法的地位和作用，并逐步开始使比色分析法趋于淘汰。1941年Beck-man公司试制了世界上第一台商业用紫外一可见一近红外单光束分光光度计，扩展了分光光度法定量测试的范围。80年代由于计算机技术渗入，使单光束分光光度计技术克服了不能连续扫描的缺点，而能通过扫描样品获得其连续的吸收光谱，进而开始进行物质的定性分析。近年来应用光电二极管矩阵作检测器的单光束分光光度计具有快速扫描的独特优点，为追踪化学反应过程提供了极为方便的手段。60年代后期，双光束分光光度计得到发展，由于它能简化测定程序（既能直读，又能扫描），排除光源干扰而得到普遍使用。现代的双光束分光光度计都采用微机控制操作、测试和处理，不但操作简便，而且各项性能指标也大大提高。1951年美国Chance实验室利用样品在吸收峰与峰谷的吸光度差来准确测定样品的真实吸光度，设计制作了主要用于测定混浊样品的双波长分光光度计，大大拓宽了可见—紫外分光光度法的应用范围。在可见一紫外分光光度计不断发展和更新的同时，有关光度分析的实验技术也有很大进展，如采用差示分光光度法（differential spectrophotometry）可将光度分析相对误差较大（一般为百分之几）的缺点得到较好的克服（可降至千分之几），从而使其在常量分析中可与重量分析法、容量分析法相提并论；采用浮选光度法、固相光度法、长光路毛细吸收管法、差示光度法以及萃取光度法（extraction sepctrophotometric methods）等都能进一步提高其分析的灵敏度，使其进入超微量分析的领域。

现在可见—紫外分光光度技术与其它技术的渗透及联用非常普遍，提高了它的使用价值，如与滴定分析法联用以指导滴定终点分析的光度滴定法（photometric titrations）;与层析分离技术联用以及时观察和指导其洗涤、洗脱过程及其效果；与80年代出现的流动注射分析技术（flow injection analysis,FIA）联用，成为一种快速、高效，且操作简单的自动技术，被认为是溶液分析化学中的一个质的飞跃。