主题:【已应助】紫外分光光度计的光栅为何不能放在后面?

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jiieie
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紫外分光光度计的光栅为何不能放在后面?像原子吸收一样?
最佳答案:夕阳回复于2020/12/25


二极管阵列检测器与光电倍增管(或硅光二极管)检测器对光路的要求是不同的,因此对于单色器的位置的要求也是不同的。为了形象地说明问题,请见下面的两种检测器的光路对比示意图:



从上图可以看出:对于大多数传统的光电倍增管检测器的仪器而言,单色器是动态的,具体讲就是光栅是可转动的,因此所输出的光谱波长要不就是单一的,要不就是连续扫描的。而对于二极管阵列检测器而言,单色器是静态的,也就是说其光栅是固定不动的,这是因为阵列检测器可以同时检测到光栅所有色散出来的一系列的光谱,这种结构的最大优点是对多波长的检测速度更快,检测器的价格较光电倍增管便宜很多,因此多采用在中低档的仪器上。

综上所述,单色器放置在哪里并不是习惯问题,更不是没有道理可讲,而是仪器的结构所决定的。就目前市售的成品仪器而言,采用二极管阵列检测器的紫外分光光度计并没有传统的光电倍增管作为检测器的分光光度计的数量多,这是因为二极管阵列检测器本身还有许多短板所致,在这里就不做过多的赘述了。
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字面理解就是紫外分光光度计是连续光源,原子吸收分光光度计使用的是锐线光源。不可同日而语。
夕阳
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楼主的提问有些模糊。首先光栅应属于单色器的一部分。其次正确地提问应该是:紫外分光光度计的单色器为什么不能放在样品的后面?

这其中的原因解释如下:

(1)首先,原吸的光源是可以发出特定波长的阴极灯,故只能对样品做定波长的检测。为了得到通过样品蒸气中剩余的阴极灯的锐线光谱(透过率),只有经过单色器苛刻地选择才能达到目的,所以单色器只能放在样品的后面。

(2)其次,因为紫外可见分光光度计的光源是可以发出连续光谱的氘灯和钨灯,故不但可以对样品做定波长的检测,还可以对样品做连续的波长扫描检测,也就是说需要单色器提供不仅仅是某个固定波长的光谱,而且还需要提供某个波长范围内的连续光谱,所以单色器只能放在样品的前面。
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2020/12/24 8:13:01 Last edit by anping
jiieie
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原文由 夕阳(anping) 发表:
楼主的提问有些模糊。首先光栅应属于单色器的一部分。其次正确地提问应该是:紫外分光光度计的单色器为什么不能放在样品的后面?

这其中的原因解释如下:

(1)首先,原吸的光源是可以发出特定波长的阴极灯,故只能对样品做定波长的检测。为了得到通过样品蒸气中剩余的阴极灯的锐线光谱(透过率),只有经过单色器苛刻地选择才能达到目的,所以单色器只能放在样品的后面。

(2)其次,因为紫外可见分光光度计的光源是可以发出连续光谱的氘灯和钨灯,故不但可以对样品做定波长的检测,还可以对样品做连续的波长扫描检测,也就是说需要单色器提供不仅仅是某个固定波长的光谱,而且还需要提供某个波长范围内的连续光谱,所以单色器只能放在样品的前面。


对于紫外来说,单色器放在样品后边,不是一样可以检测某个波长的强度或者连续光谱的强度吗?不管放在前面还是后面,都是光栅的连续转动。
jiieie
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原文由 sdlzkw007(sdlzkw007) 发表:
字面理解就是紫外分光光度计是连续光源,原子吸收分光光度计使用的是锐线光源。不可同日而语。
连续光源,光栅就不可以放在样品后边了吗?放在样品之后,也一样可以检测某一波长或连续扫描的强度呀?
夕阳
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原文由 jiieie(v3062405) 发表:

对于紫外来说,单色器放在样品后边,不是一样可以检测某个波长的强度或者连续光谱的强度吗?不管放在前面还是后面,都是光栅的连续转动。


对于紫外来说,假如单色器放在样品后边,那么谁为样品提供高分辨率的不同波长的吸收光源呢?

原子吸收和分光光度计均为吸收光谱仪,顾名思义就是样品要吸收某一个特定的光源波长或者一定范围的连续光源波长。

由于原吸使用的阴极灯发出的是单色光谱,为了减少源能量的损失和提高分辨率,故可以将单色器放置在样品的后面。

而紫外可见使用的钨灯和氘灯发出的是某一个波长范围的复合光谱,如果没有单色器预先对光源发出的复合光实施分离和筛选工作,样品就不可能得到与之分子共振一致的波长来,无论是定波长测定还是连续波长扫描。就像太阳光如果没有三棱镜的分辨作用,肉眼能看到赤橙黄绿青蓝紫的颜色吗?
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2020/12/24 13:17:56 Last edit by anping
jiieie
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原文由 夕阳(anping) 发表:

对于紫外来说,假如单色器放在样品后边,那么谁为样品提供高分辨率的不同波长的吸收光源呢?

原子吸收和分光光度计均为吸收光谱仪,顾名思义就是样品要吸收某一个特定的光源波长或者一定范围的连续光源波长。

由于原吸使用的阴极灯发出的是单色光谱,为了减少源能量的损失和提高分辨率,故可以将单色器放置在样品的后面。

而紫外可见使用的钨灯和氘灯发出的是某一个波长范围的复合光谱,如果没有单色器预先对光源发出的复合光实施分离和筛选工作,样品就不可能得到与之分子共振一致的波长来,无论是定波长测定还是连续波长扫描。就像太阳光如果没有三棱镜的分辨作用,肉眼能看到赤橙黄绿青蓝紫的颜色吗?
安老师,我还是不理解, 对于紫外吸收来说,把单色器放在后边,同样可以把我们想要的那条共振线分离出来,进而测试被样品吸收掉的光强度。UV中,光源是连续的,样品对很多波长的光都有吸收,再进入检测器,把我们想要的那条共振线分离出来,不是一样可以测吸光度吗?
jiieie
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原文由 jiieie(v3062405) 发表:
安老师,我还是不理解, 对于紫外吸收来说,把单色器放在后边,同样可以把我们想要的那条共振线分离出来,进而测试被样品吸收掉的光强度。UV中,光源是连续的,样品对很多波长的光都有吸收,再进入检测器,把我们想要的那条共振线分离出来,不是一样可以测吸光度吗?


还是说原子光谱和分子光谱的共振吸收的差异,一个是线吸收,一个是连续吸收。对于UV来说,如果用连续光源直接照射样品室再分光,和分光之后再照射样品室,这两种方法之间测得的吸光度有差异?

对于AA来说,虽然光源是锐线光源,但是发射出的有共振线和非共振线,我们还是通过分光,来把想要的那条波长分离出来,进而测它的吸光度。
夕阳
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原文由 jiieie(v3062405) 发表:
安老师,我还是不理解, 对于紫外吸收来说,把单色器放在后边,同样可以把我们想要的那条共振线分离出来,进而测试被样品吸收掉的光强度。UV中,光源是连续的,样品对很多波长的光都有吸收,再进入检测器,把我们想要的那条共振线分离出来,不是一样可以测吸光度吗?
楼主的问题提得尖锐 ,我试着回答如下:

首先,原子吸收和紫外分光均是基于朗伯——比尔定律的分析原理进行检测的;而朗伯——比尔的首要条件就是要求入射到样品中的光源为“锐线光源”;所以在紫外分光吸收仪器中,单色器就要至于样品的前面,目的就是将光源发射出来的复合光谱筛选出所需要的单波长的锐线光源来(尽管没有阴极灯的发射谱线锐)。而原吸因为使用的阴极灯本身发射出来的就是锐线光源,并且为了滤掉样品(原子蒸气)中的其他波长的杂散光,所以就将单色器至于样品的后面了。

其次,紫外分光的单色器置于样品的前面还有一个重要的作用就是:防止光源灯里面的过强的波长超短的紫外线直接照射到样品中,致使某些有机样品产生了分解,改变了其化学结构。
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2020/12/24 16:46:09 Last edit by anping
xx_dxd_xx
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原子吸收把光栅放后面是为了减小杂散光。紫外的杂散光影响小的多,所以光栅放前面或者后面没有太大差别。现在通用的都是光栅放前面,这基本上属于传统习惯问题,没有太多道理讲。其实把光栅放后面的紫外分光光度计也是有一些的,通常用二极管阵列检测器的紫外仪器都是这个结构,比如海洋光学的USB2000紫外分光光度计
夕阳
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原文由 xx_dxd_xx(xx_dxd_xx) 发表:
原子吸收把光栅放后面是为了减小杂散光。紫外的杂散光影响小的多,所以光栅放前面或者后面没有太大差别。现在通用的都是光栅放前面,这基本上属于传统习惯问题,没有太多道理讲。其实把光栅放后面的紫外分光光度计也是有一些的,通常用二极管阵列检测器的紫外仪器都是这个结构,比如海洋光学的USB2000紫外分光光度计


二极管阵列检测器与光电倍增管(或硅光二极管)检测器对光路的要求是不同的,因此对于单色器的位置的要求也是不同的。为了形象地说明问题,请见下面的两种检测器的光路对比示意图:



从上图可以看出:对于大多数传统的光电倍增管检测器的仪器而言,单色器是动态的,具体讲就是光栅是可转动的,因此所输出的光谱波长要不就是单一的,要不就是连续扫描的。而对于二极管阵列检测器而言,单色器是静态的,也就是说其光栅是固定不动的,这是因为阵列检测器可以同时检测到光栅所有色散出来的一系列的光谱,这种结构的最大优点是对多波长的检测速度更快,检测器的价格较光电倍增管便宜很多,因此多采用在中低档的仪器上。

综上所述,单色器放置在哪里并不是习惯问题,更不是没有道理可讲,而是仪器的结构所决定的。就目前市售的成品仪器而言,采用二极管阵列检测器的紫外分光光度计并没有传统的光电倍增管作为检测器的分光光度计的数量多,这是因为二极管阵列检测器本身还有许多短板所致,在这里就不做过多的赘述了。
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2020/12/25 8:34:16 Last edit by anping