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技術文章
Technical articles
更新時間：2017-11-21
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一、儀器原理
分光光度計用于有色溶液的定量比色分析。
溶液中的有色物質對光的吸收具有選擇性【注1】。如圖0-29所示，當某單色光通過溶液時，其能量就會因被吸收而減弱，光能量減弱的程度與物質的濃度有一定的比例關系，服從郎伯-比爾（Lambert-Beer）定律：
A = kcl
式中A為吸光度，它是入射光強度I0與透射光強度It比值的對數，即
A=lg（I0/It），c為有色溶液的濃度，l為液層的厚度，k為吸光系數，它與入射光的波長以及溶液的性質、溫度有關。
分光光度計是按上述物理光學的基本原理設計的。現以721型分光光度計為例，簡單說明之。
I0 -入射光強度 It -投射光強度
c -溶液濃度 l -液層厚度
圖0-29 光的吸收示意圖
儀器由電源穩定器、單色光器和微安計等三部分組成【注2】。
電源穩定器的作用是對光源提供穩定的電壓（即電流），以確保在測量過程中入射光強度的恒定。單色光器的作用是利用棱鏡對各種波長的光有不同的折射率，使白光分散成各種單色光，使其透過溶液，后經光電管轉換為電信號，并在微安計上以吸光度A或透光率T（T=（I0/It）×）的形式讀出。
儀器的光學系統如圖0-30所示。
1.光源；2.聚光透鏡；3.反射鏡；4.狹縫；5.棱鏡；6.準直鏡；
7.聚光透鏡；8.比色皿；9.光門；10.光電管；11.微安計
圖0-30 721型分光光度計光學系統示意圖
由光源1發出的白光經聚光透鏡2、反射鏡3反射至狹縫4，并經準直鏡6入射到棱鏡5上，鍍鋁的棱鏡5把色散后的單色光反射，并按原來路線返回，重新通過狹縫4以及聚光透鏡7，進入比色皿8，被有色溶劑吸收后的透射光射入光電管10（測量時光門9被打開），光電管10所接受的光信號在這里轉換為電信號，經電子系統放大，在微安計11上讀出溶液的吸光度或透射率。
二、 操作步驟
1.儀器未接通電源前，先檢查微安計1（參見圖0-31）上指針是否指在零處（即透光率T=0或吸光度A=∞），若指針不指在零處，則需籍微安計1上的螺絲調節之。
2.使儀器接上電源，開通電源開關8（指示燈9亮），將儀器預熱15分鐘。
3.用波長調節器3選擇所需波長，用靈敏度調節器7所選擇適當的靈敏度。儀器的靈敏度共分5檔，即1-5檔，靈敏度依次升高。選擇靈敏度的原則是保證在溶液位置時，能使指針指在啊“100”的前提下，盡可能采用靈敏度較低檔，這樣可使儀器有更高的穩定性。
1.微安計；2.波長刻度盤；3.波長調節器；4.零點調節器；5.調節器；6.比色皿
定位拉桿；7.靈敏度調節器；8.電源開關；9.指示燈；10.光門拉桿；11.比色皿暗箱
圖0-31 721型分光光度計示意圖
4.打開比色皿暗箱11箱蓋（此時光門杠桿10彈出，圖中光門9擋住了透過待測比色溶液的光線），用零點調節器4調節使微安計1指針指在零處。
5.將盛有溶液【注3】和待測溶液【注4】的比色皿，依次垂直地放入比色皿框【注5】內，然后將比色皿框定位在比色皿暗箱11中，輕輕放下暗箱（此時光門桿10自動被壓下，圖中光門9被打開），并使比色皿框處于溶液位置，調節調節器5，使微安計1指針在“100”（即吸光度A=0，透射率T=）處。
6.重復操作3、4，連續幾次調整“0”、“100”，以期即可進行測定工作。
7.在放下比色皿暗箱11箱蓋的情況下，將比色皿定位拉桿6拉出一格（每拉出一格或推入一格時，定位裝置都會發出“喀嚓”聲，才表明比色皿處于單色光的照射中），依次測量待測溶液的吸光度。將溶液再次推入光格，核對微安計1指針是否仍在“100”處。
三、注意事項
1.在使用分光光度計進行測量過程中，為避免光電管因受光連續照射而疲勞，只有在測量時才將比色皿暗箱的箱蓋放下。
2.取用比色皿時，應捏持比色皿的兩側磨砂玻璃面，手不得觸及其透光面，以免沾上油污或磨損，影響其吸光度的測定。在用去離子水洗凈比色皿后，還需用待測溶液淋洗數次，再注入待測溶液（為什么？）。隨后用濾紙（或吸水紙）將沾附于比色皿外壁和底部的溶液吸干，不能留有水跡。應將比色皿垂直地放入比色皿框中（位置要妥帖），否則會由于光透過液層厚度的不同而導致測量誤差。
[注1]用分光光度計進行的比色測定，不同于目測比色，可以選擇各種波長的單色光作為入射光。通常根據溶液的顏色，選擇能被它大吸收的波長的光進行比色，這樣就可以獲得高的靈敏度，溶液的顏色與需選擇的光的波長成互補關系，如表0-4所示：
表0-4 溶液顏色與互補色及選擇的波長
[注2]721型分光光度計的這三部分是裝配成整套儀器的。721型分光光度計的這三部分是分離的，它們都有各自的電源開關。并籍導線將它們連接起來，即電源穩定器的輸出端與單色光器連接，單色光器的輸出端與微安計（即檢流計）連接。使用72型儀器的操作步驟與721型的基本相同，僅有三處差別：一是721中的調節器在72型中為光量調節器，；是721型的光門杠桿在72型中是手動的光路閘門；三是721型微安計用指針指示讀數，在72型中是籍檢流計鏡片反射的一帶標線的光點顯示讀數。
[注3]在測定有色溶液的吸光度時，不論是已知濃度的標準溶液，還是未知濃度的待測溶液，都需要用溶液作對比，其目的在于消除待測物質以外其它成分對光的吸收、散射等的影響。通常采用不含待測物質，但組成與待測溶液的組成盡可能相似的溶液作為溶液；要求不高時，也可采用去離子水代替之。
[注4]一般儀器附有多種規格的比色皿，如1/2cm，1cm，2cm，3cm等，通常可根據待測溶液的不同而進行選擇。對濃度較低的溶液，一般選用厚度較大的比色皿。但同一次實驗必須選用同一規格的比色皿。
[注5]一般比色皿框中可安放4只比色皿，溶液防在*格內，其余3只可按待測溶液的編號，依次放置。
當前位置：
