主题：【线上讲座之九】：分光光度计的发展及光源系统（本期活动已经结束,敬请关注下期）

原文由 ynsfeed 发表:
尊敬的nemoium（nemoium）先生您好，我是仪器信息网会员ynfeed（快乐），对于光度计很感兴趣，
请问：对于紫外分光光度计、原子吸收光度计等光度计来说，光度计最怕的是哪种情况对它损害最大（比例说振动、灰尘、水汽等之类的），我们该如何做好日常维护

先讨论相对简单的吧。

对于精密光学仪器来说，你提到的振动、灰尘、水汽等之类都是有害的，此外为了保护机内电路，平时使用不要频繁开关，不要带电插拔连接线等也应该注意。

分光光度计最重要的部位是哪个部位？
平时最需要维护或者主要保护的地方是哪里？
有人说是防潮，是吗？

7.我想问问，如果所测的溶液既有颜色又有微小的固体颗粒（如发酵液），分光光度计测定的数值代表什么？可否区分颜色和固体颗粒对吸光值的贡献？(xiaoqing5182001)

这个问题有一定的普遍性。建议你用0.22um 或更小孔径的过滤膜过滤一下再测。微小的固体颗粒对光会有散射，读取的吸光度会包含分子吸收和微粒散射两个部分。这两部分吸光贡献，使用一般分光光度计是难以区分的。采用上述微滤办法，固定实验条件可以改善。

原文由 mcds 发表:
尊敬的nemoium（nemoium）先生您好，我是仪器信息网会员雾非雾(mcds)，对于分光光度计的光源系统及实现很感兴趣。
请问液相色谱仪器上的紫外检测器是不是就是小型化的分光光度计？其光源系统及实现应该是一致的吧？

非常感谢您的参与。

对您的问题，我查了些资料，如下。

UV-VIS检测器属于非破坏性、浓度敏感型检测器。通常情况下，大多数样品在紫外区域内检测，因此紫外-可见分光检测器也简称为UV检测器。

UV检测器按光路类型进行分类，有单光束和双光束两类。按入射光的性质分为固定波长和可变波长两类。

紫外可见分光光度计的光源一般有三种

钨灯---可见光区；氘灯-----紫外区；脉冲xenon lamp，可用于200~1100nm；

UV检测器的光源

单波长的仪器，光源是在254nm谱线宽度较小的低压汞灯。这种仪器的光路无需使用其他单色器分光元件，只要用滤光片在光源处滤除254nm波长以外的光线，就能实际获得单色光。低压汞灯全部辐射能约90%在254nm处。

280nm是另一种常用的固定波长，可采用磷光转换的方法得到。将254nm的紫外光照射到可移动的磷片上，磷片被激发后产生280nm的紫外光。


多波长UV，可以采用中压汞灯，选用的波长有254nm,280nm,313nm,334nm,365nm。

可变波长UV，多采用氘灯（紫外区）和钨灯（可见光区），也有用氙灯（200nm~1100nm）的。



如上图，结构差不多，就是比色皿，UV检测器一般用的流动池，如下图

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再提供一些安捷伦HPLC的UV检测器的光路图

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光度计，最核心的部位应该在哪里？
使用时，需要维护和保护的部位是哪里？
有人说是保持干燥。还应该注意什么呢？

4.请问液相色谱仪器上的紫外检测器是不是就是小型化的分光光度计？其光源系统及实现应该是一致的吧？(mcds)
这个问题前几天已在36楼讨论了一下。

5.色谱中的PID检测器，属光离子检测器，是否也属于这一类应用于色谱检测呢?(chengjingbao)
在34，46楼解释了一点。

希望各位进一步讨论。

原文由 chengjingbao 发表:
色谱中的PID检测器，属光离子检测器，是否也属于这一类应用于色谱检测呢?

您好，这个问题，tutm老师已经答复了，在34楼。

也就像44楼的山羊(yangz)朋友说的，确实跟FID原理上很相似。

不过跟紫外可见分光光度计，完全不同。PID是光离子化，用高能量光源激发被测物质电离，然后电离的电子在电场的作用下，被收集极收集，再经微电流放大器放大，实现转换。

FID是用火焰提供电离能量，所以PID和FID很相似。

提供两个结构图

原文由 7336167 发表:
尊敬的nemoium（nemoium）先生您好，
我是仪器信息网会员7336167
对于您的讲座很感兴趣，

请问:紫外分光光度计狭缝的作用是什么啊?

您好，狭缝的作用就是限制进入的光线的数量，也可以改善成像质量。

狭缝的一个例子就是数码相机上的光圈。由于我没玩过数码相机，所以摄影爱好者可以谈谈啊。

不过数码相机上的光圈就是用来改变曝光量，景深什么的，还有就是成像质量了。



如图1，B是入射狭缝，F是出射狭缝。

下图是数码相机的光圈



1。狭缝的作用：

狭缝在光学系统中主要起光束限制作用。一些仪器上标明的可选光谱带宽，就是通过调节狭缝宽度来实现的。

有些采用光纤的光度计可以不用入射狭缝，入射狭缝的尺寸由光纤的直径决定。

光谱带宽可选的仪器，还没拆过，怎么实现的不大清楚。

狭缝在光学理论中叫光阑，较小的狭缝可以减小杂散光，同时可以提高出射光G的光谱纯度,提高仪器的光学分辨率，狭缝宽度越小，光学分辨率越高。但同时由于入射光束能量减少，仪器灵敏度降低，信噪比变低。最佳的狭缝宽度档位还是要由实验来确定。

由于光栅光谱的匀排特性，当出射狭缝固定时，图1中的光栅D转动时，射出狭缝的光谱的谱带宽度是相同的。

2.狭缝的形状

图3是美国海洋公司的USB系列迷你型分光光度计的入射狭缝，形状是矩形，高度1mm，宽度最小达到5um。记得有文献提到过这种狭缝的制造，感觉有点像光刻工艺，就是微机械加工技术，是对硅材料的刻蚀。不知道海洋公司的狭缝是用啥材料做出来的。


有些仪器上说的狭缝宽度（单位mm）其实指的就是光谱带宽(单位nm)。

3.狭缝的光学设计考虑

入射狭缝B和出射狭缝F一般分别位于准直镜C和物镜E的主轴焦点上。

另外，单色器光路设计时，根据的是几何光学成像理论，而几何光学的成立条件要求光束是靠近光学元件主轴的光线，所以入射狭缝不能太长，以限制入射光束的空间分布的作用，满足近轴条件。

有些机械狭缝的形状是弯曲的，这是因为分光元件棱镜和光栅以及球面准直镜都会引起谱线的弯曲，把狭缝做成弯曲，以便近似的吻合谱线的弯曲，使出射的谱线得到适当的校直，改善分辨本领。实践和理论证明，狭缝越高，准直镜焦距越短，光谱线弯曲的越大。



图4是棱镜的谱线弯曲情况

计算弯曲半径R的公式中，n是棱镜的折射率，f是物镜的焦距，30°是采用的棱镜的折射角。

对于不同波长的光，折射率n不同，所以弯曲半径不同。

如图4，对于棱镜波长越短，弯曲越厉害。光栅的谱线也有弯曲，但比棱镜的弯曲程度要小，而且光栅的谱线是波长越长，弯曲的越厉害。

4.狭缝与光谱带宽

光谱带宽主要是由狭缝宽度和光栅色散光谱的空间分布有关。

光谱带宽SBW = Rd * W

Rd是光栅的线色散率的倒数，W是入射狭缝或者出射狭缝的宽度（哪个宽度大取哪个）。

注：在李昌厚老师的书上看到过这个公式，不过没有说明是用入射狭缝还是出射狭缝的宽度来计算。我当时想的是用出射狭缝计算的，在美国海洋公司的网站上，看到是用入射狭缝，但后来看到一个资料说是哪个宽度大取哪个，那我们调节光谱带宽从2nm到0.1nm，机械狭缝的宽度应该是逐渐减小的，那对于后者，如果出射狭缝或者入射狭缝中有一个宽度不变，那么我们的调节是没作用的，也就是应该是同时改变。

Rd = dλ/dl = ( d*cos(θ) ) / ( m*f  )

d是光栅常数
θ是光栅色散光的衍射角，对于小衍射角θ<20°,cos(θ) ≈1。
m是光谱级次
f是单色器物镜的焦距。

对于一个固定的单色器，d, m , f是固定的，cos(θ) ≈1，所以光谱带宽只由狭缝宽度W确定。

问题10.
我现在使用瓦里安分光光度计测定硫酸盐、氯离子的含量，但是使用过程中，不间断的出现标准曲线问题，如标系读数吸光值为负数，三个 标准读数不稳定无法出标准曲线，请问，是什么原因啊(aiyuaichou2)

测试读数不稳是常见的问题。首先，请弄清是仪器，还是样品问题。
仪器可用滤光片或已知溶液（如重铬酸钾，也可用参比液）检验其稳定性。如果不稳那要检修仪器。
在仪器稳定性正常的情况下，可考虑样品问题，一般可能出现的问题是：
1. 反应没完全终止，测试过程中还在继续反应。这个情况比较容易出现在氧化还原、聚合过程和生物反应过程。
2. 样品是分散液。不管是悬浮液还是乳化液都是热力学不稳定体系，都有聚集和沉降现象，而且聚集和沉降程度与时间有关，由此产生测试不稳定情况。

原文由 carloscen 发表:
分光光度计的原理很好理解，但光路系统就比较复杂了，希望能看到更多有关该方面的东西。

您好，找了一些光路图，如下







从上面的光路图可以看出，从光源发射的光线通过准直镜M变成平行光线，照射到光栅G上（这样，不同不波长的光线有相同的入射角），光栅色散的光线是发散的（不同波长的光有不同的衍射角），再通过一个物镜聚焦，通过出射狭缝射出。

一些常用的光栅单色器光学系统







上面的单色器光路中，Czerny-turner型非常普遍，Littrow 型的也很多。中阶梯光栅单色器分辨率最高。