什么是分光光度計？分光光度計的應用及原理

更新時間：2024-07-17

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什么是分光光度計？

分光光度計

分光光度計是一種能夠將光分成各種波長，用分光光照射樣品，并測量穿過樣品并反射的光的波長和量的裝置。

分光光度計是用途廣泛的分析儀器，廣泛應用于研發、質量控制和化學分析等領域。典型的儀器包括真空紫外分光光度計（VUV）、紫外-可見分光光度計（UV-Vis）和紅外分光光度計（IR），它們各自使用不同波長范圍的光來產生不同的結果。

分光光度計原理

分光光度計可以檢測樣品透射或反射的光并獲得相應的光譜。通過分析這些光譜，可以獲得有關樣品的各種信息。例如，可以根據峰值強度對樣品進行定量分析，根據光譜波形進行定性分析，以及對電子狀態、分子結構和材料特性進行評估。

該裝置主要由光源、光譜部分、樣品部分、探測器等組成。光源是發出分析光的部分，主要使用兩種：用于紫外區的氘放電管和用于可見光和近紅外區的鎢絲燈。

分光光度計原理

圖1 分光光度計原理

光譜儀的作用是從光源發出的光中選擇特定波長的光，有濾光片型、棱鏡型、衍射光柵型等。樣品部分包含裝有待測樣品的樣品池，主要使用玻璃或石英制成的樣品池。

檢測器將從樣品傳輸的光轉換成電信號。有光半導體（光電管）、光電倍增管（光電倍增管）等多種類型。

分光光度計的類型

分光光度計是一種可以用光照射樣品并測量透射光和反射光的波長和吸收量的裝置。根據其發出的光，有多種類型的設備。本文概述了三種分光光度計：真空紫外分光光度計、紫外可見分光光度計和紅外分光光度計。

1.真空紫外分光光度計（VUV）

該裝置使用真空紫外區（200 nm以下）的光作為光源，檢查物質透射和反射的光。真空紫外區的光被氧和氮分子吸收，因此必須在真空中測量。用于評估材料特性。

2.紫外可見分光光度計（UV-Vis）

該裝置采用紫外光（200-380nm）或可見光（380-780nm）作為光源，可以檢查材料透射和反射的光。可以對樣品中的成分進行定性和定量分析。

3、紅外分光光度計（IR）

這是一種利用紅外光作為光源來檢查物質透過和反射的光的裝置。近紅外分光光度計使用近紅外線（780-2500nm），紅外分光光度計使用中紅外線（2500-25000nm））有兩種類型的分光光度計。您可以估計分子鍵和官能團，并對成分進行定量分析。

此外，特殊的分光光度計還包括檢測樣品散射的拉曼散射光以識別分子結構并評價材料的物理性質的拉曼光譜儀，以及以非色散方式同時檢測所有波長的光的干涉儀。傅里葉變換紅外光譜 (FT-IR)，可檢測波長并通過執行傅里葉變換計算每個波長分量。

有關分光光度計的其他信息

1、單光束和雙光束

分光光度計的光學系統根據用途的不同而有很大差異。我們將以單光束法和雙光束法為例進行說明。

單光束（單光束）法是指用光譜儀分離的單色光（單一波長的光）照射樣品，并由檢測器檢測反射或透射光的一類光學系統。由于光學系統配置非常簡單，因此可以以相對較低的價格獲得。然而，它也是一種光學系統，隨著時間的推移，由于光源波動和器件自熱引起的漂移，很容易產生誤差，而且雖然簡單，但不適合需要高精度的測量，因為導致大量的測量誤差。

雙束（doublebeam）方法改善了這些缺點。在雙光束法中，使用半反射鏡等將分光計分離的光分成樣品光和參考光。樣品光照射在樣品上，反射光和透射光被檢測器檢測到，與單光束法類似。一根參考光束用于校正由設備引起的漂移。

參考光和樣本光都含有設備引起的誤差，因此通過處理從參考光獲得的信號和從樣本光獲得的信號來消除影響。