紫外分光光度計的發展趨勢探析

潘曉靜

摘??要：紫外分光光度計是一類很重要的分析儀器，因此，介紹了其基本原理和組成，論述了紫外分光光度計當前在國內外的主要應用領域，并對紫外分光光度計的發展趨勢進行了分析。

關鍵詞：光度計;分析儀器;光吸收率;透明介質

中圖分類號：TH744.1????????????文獻標識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.019

1??紫外分光光度計的原理

紫外分光光度計儀器分析法廣泛應用于工農業各部門和科學研究的各個領域中，它是利用物質分子吸收紫外可見光譜區輻射的一種儀器分析方法。其基本原理是依據朗伯·比爾定律，即光被透明介質吸收的比例與入射光的強度無關，光的吸收與吸收層厚度、溶液濃度、光吸收率成正比，可用下式表示：

A=k×b×c.????????????????（1）

式（1）中：A為吸光度;k為摩爾吸光系數;b為光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度;c為溶液濃度。

當物質分子中的某些基團吸收了紫外可見輻射光后，會發生電子能級躍遷，從而產生吸收光譜。各種不同的分子、原子和不同分子空間結構組成了自然界中形態各異的物質。因此，物質吸收光能量的情況也不盡相同。依據物質特有的吸收光譜曲線上的某些特征波長處的吸光度，即可判定或測定該物質的含量，從而對物質進行定量和定性的分析。

2??紫外分光光度計的組成

紫外分光光度計型號種類繁多，其基本結構由光學系統、電光系統、光電系統、電子系統、數據處理和輸出打印系統等部分組成。

光學系統由轉向平面鏡、聚光鏡外光路系統、單色器三部分組成。其中，單色器是紫外分光光度計雜散光的主要來源，直接影響著整機的分析誤差;單色器和外光路系統有很多類型。

電光系統由氘燈、鎢燈和相應的電源組成，它直接影響著整機運行的穩定性。

光電系統由硅光電池、光電管、光電倍增管、晶體管陣列組成，作用是將光信號轉換為電信號，反映了儀器整機的靈敏度和適用范圍。

電子系統由A/D變換器、放大器等組成，作用是對電信號進行相應的處理，以適于顯示和識別。放大器是產生儀器噪聲的主要來源，對儀器的穩定性、靈敏度和分析誤差有較大的影響。

數據處理、輸出打印系統負責顯示和輸出電信號，特別是對軟件部分，決定了紫外分光光度計的可操作性和質量。

3??國內外的應用現狀

國內外的應用現狀分為以下8方面：①對環境水樣進行快速在線監測。利用紫外可見光譜分析法可直接或間接地測定水中大多數金屬離子、非金屬離子和有機污染物的含量，可實現對環境水樣快速在線監測和對多種水質參數的檢測。②由于大部分藥物都能在紫外區產生吸收峰，因此，最大吸收波長和摩爾吸收系數可利用紫外分光光度計檢定物質的常用物理參數。將分析樣品和標準樣品以相同濃度配制在同一溶劑中，在相同的測定條件下分別測定紫外可見吸收光譜，可判定兩者是否為同一物質，準確性高。目前，使用紫外分光光度計分析檢測最多的藥品有維生素、解熱藥、降血壓藥、抗生素、去痛藥、腹瀉藥、鎮咳藥、滴眼藥和某些婦科藥等。③通過使用紫外分光光度計測定某些飲料或發酵產品，從而使飲料產品的色差符合要求，或確定發酵的完成程度、定性分析食品中的成分，以便排除食品中違禁使用的食品添加劑或水產品中的有害物質，從而對食品或某些水產品進行質量控制。④因氨基酸對紫外光的主要吸收波長為230?nm，因此，只需要采用紫外分光光度計的吸光度測量模式，即可測算氨基酸的含量。但在檢測分析時，要注意防止氨基酸溶劑帶來的干擾吸收線問題。⑤由于DNA/蛋白質分子內的嘌呤堿、嘧啶堿、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽鍵等，及其由它們參與組成的核昔、核苷酸和核酸在一定波長范圍內對紫外光具有吸收作用，因此，利用該特性，可以準確、可靠地測定乳制品中的蛋白質含量。⑥對農藥及其殘留物中的有害物質含量進行分析。比如農作物中的某些農藥原體、農藥的有毒代謝物、農藥的降解物和雜質等。⑦由于石油的兩個特征吸收峰225?nm?和254?nm是測定煉油廠污水中含油量時選用的吸收波長，因此，應用紫外分光光度計對石油油品進行分析，可方便地測定石油的含量，從而控制石油工業產品的質量。⑧紫外分光光度計分析法可方便地測定飼料的原料、添加劑、混合飼料中的各種維生素、苯甲酸、乙酸酯、胡蘿卜素、氨基酸、鉀、鐵、硒、碘、銅、錳、皮蠅磷、磺胺類藥物、灰黃霉素、二甲硝咪唑和普魯卡因等的含量。

4??紫外分光光度計的發展趨勢

紫外分光光度計的發展趨勢分為以下6方面：①單色器、檢測器、顯示或記錄系統、光源等分光光度計組件的不斷發展和完善。特別是全息光柵技術的飛速發展，使成本不斷降低，正在迅速取代機刻光柵。紫外分光光度計的顯示設備已普遍配置了液晶顯示屏等顯示設備，比如美國珀金埃爾默公司生產的555型分光光度計。②新型紫外分光光度計配備了種類豐富的附件產品，比如積分球、試管架、蠕動泵進樣、微量樣品池架、特定樣品池架、恒溫池架、光纖探測裝置和鏡面反射附件等。③計算機控制技術正在不斷被應用到紫外分光光度計中，比如日本日立公司生產的340型紫外分光光度計，大大改善了儀器的性能，提高了自動化程度。④新型紫外分光光度計的性能在不斷提高。比如，我國北京瑞利公司生產的UV-2200型紫外分光光度計，其雜散光可達到到1/100?000，光譜帶寬由0.1?nm到5?nm分6檔可變，具有最小0.1?nm的光譜分辨率。⑤紫外分光光度計的功能逐步增多，實現了一機多用。比如，島津公司的UV-1240紫外分光光度計既具有常規光度檢測功能，又可以作為生物酶和水質分析的專用儀器。⑥紫外分光光度計不斷向著小型化、便攜化、分析高速化的方向發展。比如，美國海洋光學公司2001年推出的USB2000型微型光度計，其質量只有200?g，可與PC機通過USB接口連接，采用2?048位元的CCD檢測器，最快積分時間只有3?ms。

5??結束語

隨著相關領域科學技術的不斷發展，紫外分光光度計儀器分析技術正迅速向著快速、準確、自動、靈敏和適應強等方向迅速發展。儀器科研工作者要熟練掌握各種常規分析儀器的性能和操作方法，確保順利開展祥光科研工作。

參考文獻

[1]朱良漪.分析儀器手冊[M].北京：工業出版社，1997.

[2]倪一，黃梅珍，袁波，等.紫外分光光度計的發展與現狀[J].現代科學儀器，2004（3）：3-7.

〔編輯：張思楠〕