一、儀器基本組成用可見光源測定有色物質的方法,稱為可見光分光光度法,所用的儀器稱為可見分光光度計;用紫外光源測定無色物質的方法,稱為紫外分光光度法,所用的儀器稱為紫外分光光度計。這兩種儀器的基本原理相同,故在設計時往往將兩種不同的光源及一套分光係統合並在一個儀器中,統稱為紫外-可見分光光度計。紫外-可見分光光度計是在紫外-可見光區任意選擇不同波長的單色光測定物質吸收度的儀器。目前可見-紫外分光光度計的商品種類很多,但基本構造原理相似,一般由光源、單色器、吸收池、檢測器、信號處理器、顯示器等幾個部分組成。
(一)光源
分光光度計用的光源有一些基本要求。首先能產生足夠強度的光輻射,便於後續檢測器能檢出和測量;第二要求能提供連續的輻射,其整個光譜中應包含所有可能被使用的波長;第三,光源在使用期間必須穩定。
常用可見光源為碘鎢燈及鎢燈,發射的波長範圍320~2500nm的連續光譜。碘鎢燈比鎢燈的發射強度強,壽命也長,因此多被采用。鎢絲燈光源的輻射強度與溫度有關,常用的工作溫度為2870K。
常用的紫外光源有氫燈、氘燈、汞燈及氙燈,能發射150~400nm的連續光譜(汞燈發射不連續光譜)。在相同工作條件下,氘燈的輻射強度大於普通氫燈,因此目前氘燈多被采用。由於玻璃對紫外線有吸收,所以紫外燈的燈管上附有石英窗。
(二)單色器
單色器的功能是把從光源發射出的連續光譜分為波長寬度很窄的單色光,它包括色散元件、狹縫和準直鏡三部分。
(1)色散元件色散元件是分光光度計的關鍵部件,它是將複合光按波長的長短順序分散成為單色光的裝置,其分散的過程為光的色散。色散後所得的單色光經反射、聚光後,通過狹縫到達溶液。常用的色散元件是棱鏡和光柵。
棱鏡由普通玻璃或石英材料做成。當光從空氣射入棱鏡時,由於不同波長的光在玻璃介質中傳播速度的不同,從而將混合光中所包含的各種波長的光,從長波到短波依次分散成為一個由紅到紫的連續光譜。所得到的光譜,短波間的距離較大,長波間的距離較小。玻璃棱鏡色散能力大,分辨本領強,但由於玻璃吸收紫外線,所以它隻能裝置在可見分光光度計中。紫外區的光源必須用石英棱鏡色散。
光柵是一種在玻璃表麵上刻有許多等寬、等間距的平行條痕的色散元件。紫外-可見光譜用的光柵一般每毫米刻有1200條條痕。它是基於複合光通過條痕狹縫後,產生光的衍射與幹涉作用,使不同波長的光發生色散。光柵色散元件有如下優點:它可用於從紫外光到近紅外光的整個區域,而且其在整個區域的色散率是均勻一致的,所以目前光柵的應用日益趨於廣泛。但光柵色散元件也有缺點,即各級光譜有所重疊而相互幹擾,因此需要用適宜的濾光片除去雜光。
(2)狹縫與準直鏡從光源發出的光在進入單色器之前,先要經過一個入射狹縫,使光線成為一細長條照射到準直鏡上(使光線平行),然後投射到色散元件上使之色散。色散後的光又經準直鏡反射到出射狹縫。轉動棱鏡可使光譜移動,將所需要的單色光從出射狹縫分出,投射到溶液中去。狹縫的製造工藝要求很高,它能直接影響單色光的純度和能量,也影響單色器的分辨率。
(三)吸收池