紫外可見分光光度計(jì)是由光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)處理器等部件組成。光源的功能是提供足夠強(qiáng)度的、穩(wěn)定的連續(xù)光譜。紫外光區(qū)通常用氫燈或氘燈。見光區(qū)通常用鎢燈或鹵鎢燈。單色器的功能是將光源發(fā)出的復(fù)合光分解并從中分出所需波長(zhǎng)的單色光。色散元件有棱鏡和光柵兩種。
可見光區(qū)的測(cè)量用玻璃吸收池,紫外光區(qū)的測(cè)量須用石英吸收池。檢測(cè)器的功能是通過光電轉(zhuǎn)換元件檢測(cè)透過光的強(qiáng)度,將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常用的光電轉(zhuǎn)換元件有光電管、光電倍增管及光二極管陣列檢測(cè)器。分光光度計(jì)的分類方法有多種:按光路系統(tǒng)可分為單光束和雙光束分光光度計(jì);按測(cè)量方式可分為單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì);按繪制光譜圖的檢測(cè)方式分為分光掃描檢測(cè)與二極管陣列全譜檢測(cè)。
分子的紫外可見吸收光譜是由于分子中的某些基團(tuán)吸收了紫外可見輻射光后,發(fā)生了電子能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的吸收光譜。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu),其吸收光能量的情況也就不會(huì)相同,因此,每種物質(zhì)就有其特有的、固定的吸收光譜曲線,可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長(zhǎng)處的吸光度的高低判別或測(cè)定該物質(zhì)的含量,這就是分光光度定性和定量分析的基礎(chǔ)。
分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。它是帶狀光譜,反映了分子中某些基團(tuán)的信息??梢杂脴?biāo)準(zhǔn)光圖譜再結(jié)合其它手段進(jìn)行定性分析。
根據(jù)Lambert-Beer定律說(shuō)明光的吸收與吸收層厚度成正比,比耳定律說(shuō)明光的吸收與溶液濃度成正比;如果同時(shí)考慮吸收層厚度和溶液濃度對(duì)光吸收率的影響,即得朗伯-比耳定律。即A=εbc,(A為吸光度,ε為摩爾吸光系數(shù),b為液池厚度,c為溶液濃度)就可以對(duì)溶液進(jìn)行定量分析。
將分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品以相同濃度配制在同一溶劑中,在同一條件下分別測(cè)定紫外可見吸收光譜。若兩者是同一物質(zhì),則兩者的光譜圖應(yīng)完全一致。如果沒有標(biāo)樣,也可以和現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照進(jìn)行比較。這種方法要求儀器準(zhǔn)確,精密度高,且測(cè)定條件要相同。
實(shí)驗(yàn)證明,不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強(qiáng)度也不同,這可以利用紫外光譜來(lái)判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強(qiáng)度,以確定選擇哪一種溶劑。
紫外可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)紫外可見分光光度計(jì)主要由電光系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、光電系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理、輸出打印系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。
(1)電光系統(tǒng) :電光系統(tǒng)主要由氘燈、鎢燈和相應(yīng)的電源組成。電光系統(tǒng)對(duì)整機(jī)的穩(wěn)定性有很大的影響,是儀器不穩(wěn)定的主要原因之一。
(2)光學(xué)系統(tǒng):光學(xué)系統(tǒng)包括外光路系統(tǒng)(轉(zhuǎn)向平面鏡、聚光鏡)、單色器兩個(gè)主要部分;其中,外光路和單色器各有很多類型。單色器是紫外可見分光光度計(jì)雜散光的主要來(lái)源,是整機(jī)使用時(shí),主要分析誤差的來(lái)源之一。
(3)光電系統(tǒng):光電系統(tǒng)是將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)的關(guān)鍵部件,直接影響儀器的靈敏度和適用范圍;一般有光電管、光電倍增管、硅光電池、二極管陣列等。

(4)電子系統(tǒng):
電子系統(tǒng)主要由放大器、A/D變換器等組成;其中的放大器,也是影響整機(jī)靈敏度、穩(wěn)定性的主要部件。它又是儀器噪聲的主要來(lái)源部件,直接影響紫外可見分光光度計(jì)的分析誤差。
(5)數(shù)據(jù)處理、輸出打印系統(tǒng):數(shù)據(jù)處理、輸出打印系統(tǒng)是決定整機(jī)的自動(dòng)化程度的關(guān)鍵部件;特別是軟件部分,直接影響紫外可見分光光度計(jì)的質(zhì)量。
目前,國(guó)際上通常按紫外可見分光光度計(jì)的儀器結(jié)構(gòu)將其分為單光束、雙光束和雙波長(zhǎng)三類。
(一)單光束分光光度計(jì)常用的單光束可見分光光度計(jì)有721型、722型、723型、724型、727型等。常用的紫外可見分光光度計(jì)有751G型、752型、753型、754型、756M型等。
單光束是指從光源發(fā)出的光,經(jīng)過單色器等—系列光學(xué)元件,通過吸收池,最后照在檢測(cè)器上時(shí),始終為一束光。它只有一束單色光(光束只能交替通過參比溶液、樣品溶液),一只比色皿,一只光電轉(zhuǎn)換器。工作時(shí),一條光路,先通過多比溶液,再通過試樣溶液進(jìn)行光強(qiáng)度的測(cè)量。
單光束分光光度計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低,主要適用于做定量分析,測(cè)量結(jié)果受電源的波動(dòng)影響較大,容易給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)較大的誤差。所以,它們?cè)谑褂蒙鲜艿较拗?。一般?lái)講,要求較高的制藥行業(yè)、質(zhì)量檢驗(yàn)行業(yè)等不適宜使用單光束紫外可見分光光度計(jì)。
(二)雙光束分光光度計(jì)常見的雙光束紫外可見分光光度計(jì)主要有710型、730型、7MMc型、760cRT型等。雙光束分光光度計(jì)就是有兩束單色光的紫外可見分光光度計(jì)。其光路設(shè)計(jì)基本上與單光束分光光度計(jì)相似。區(qū)別是在單色器與吸收弛之間加了一個(gè)切光器,其作用是以一定的頻率把一個(gè)光束交替分為強(qiáng)度相等的兩束光,使一路通過參比溶液,另一路通過樣品溶液。然后由檢測(cè)器交替接收參比信號(hào)和樣品信號(hào)。接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后,由前置放大器放大,并進(jìn)一步解調(diào)、放大、補(bǔ)償?shù)?,最后由顯示系統(tǒng)顯示。
(三)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)采用兩個(gè)單色器,可以同時(shí)得到兩束波長(zhǎng)不同的單色光,其光路,光源發(fā)出的光被兩個(gè)單色器分別分離出波長(zhǎng)為4和4z的單色光,通過切光器,將兩束光以一定的時(shí)間間隔交替照射到裝有樣品試液的同一個(gè)吸收池,由檢測(cè)器顯示出試液在波長(zhǎng)4和4z的透射比或吸光度。雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)不僅能測(cè)量高濃度試樣、多組分混合試樣,而義測(cè)定混濁樣品時(shí)比單波長(zhǎng)測(cè)定更靈敏、更有選擇性。雙波長(zhǎng)測(cè)定時(shí),兩個(gè)波長(zhǎng)的光通過同一吸收池,以消除因吸收它的參數(shù)不同、位置不同、污垢以及制備參比溶液等帶來(lái)的誤差,從而可以顯著地提高測(cè)定的準(zhǔn)確度。