紫外可見分光光度計及其應用

王　貴

(貴州省有色金屬和核工業地質勘查二總隊，貴州　六盤水　553004)

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紫外可見分光光度計及其應用

王貴

(貴州省有色金屬和核工業地質勘查二總隊，貴州六盤水553004)

當前科技在不斷的發展，在這種背景下，各種高新技術不斷的涌現，實驗室內常常會用到分光光度計，通過對分光光度計的使用，能夠有效的對物質進行分析。實驗室內最常應用到的一種分光光度計為紫外可見分光光度計，紫外線可見分光光度計的吸收光譜，本研究主要就紫外分光光度計的基本性能，應用研究和應用范圍等進行簡要的分析，希望所得結果能夠為相關領域提供可行參考。

紫外線可見分光光度計；結構；應用

1854年，杜包斯克和奈斯勒等發明了分光光度計，他們首次將朗伯比爾定理應用于定量分析化學領域中，并基于此設計了第一臺比色計。到了1918年，通過美國國家的標準局，成功地生產出了第一臺紫外可見分光光度計。從這里開始，在以后的時間里，紫外可見分光光度計被不斷的進行改造，進而接連的出現了自動記錄，自動打印，自動數字顯示，微機控制等多種儀器，，在這種背景之下，紫外分光光度計的靈敏度和準確性也在不斷的提升。因此其所應用的范圍也在不斷的擴大，逐漸地涉及到了生物學，化學，醫學等多個領域。對于紫外可見分光光度計應用進行分析，能夠促使紫外可見分光光度計更好地適應現代社會的發展。

1　紫外可見分光光度計的基本性能分析

1.1紫外可見分光光度計的結構分析

分析紫外可見分光光度計，其主要組成為輻射源、單色器、檢測器、試樣容器、顯示裝置等部分。輻射源是必須具有穩定和足夠輸出功率的、且能夠提供儀器使用波段的一種連續光譜，一般我們所常用到的有鎢燈、鹵鎢燈、氫燈和氘燈等，也可以采用能夠對染料進行調諧的激光光源；而單色器，其主要組成為入射出射狹縫，色散元件，透鏡系統等。這是一種用來產生高純度單色光束的裝置，分析其主要功能，涉及到將光源產生的復合光源進行分解，分解成為單色光以及所需要的單色光束[1]；試樣容器我們也稱之為吸收池，題主要是工程方式也進行吸收光度測量之用的一個容器，一般其材料主要可以分為兩種，一種主要是用于紫外到可見區，稱之為石英池，而另一種是用于可見區，只為玻璃池，分析容器的光程，即一般為0.5～10 cm；檢測器我們也稱之為光電轉換器，一般常用到的有光電管，也有光電倍增管，相對于光電管來說，光電倍增管更加靈敏，它更加適用于對較弱的輻射進行檢測。最近這幾年，在實踐當中也涉及到了對光導攝像管火宮殿二極管等矩陣進行應用，將其當做檢測器，采用這些進行檢測，其特點為掃描更加快速[2]；顯示裝置，其發展比較快，分析較高級的光度計，其一般會配有微型處理機，同時也可能會涉及到熒光屏顯示和記錄儀等等，這能夠將圖譜，操作條件和相關數據充分的顯示出來。

1.2紫外可見分光光度計的主要特點分析

分析紫外可見分光光度計的主要特點，其靈敏度非常高，而且具有更好的選擇性，通常在現實當中其使用的范圍比較廣，能夠適用于各種濃度的物質，而且這種儀器的使用分析成本非常低，相對起來分析更為簡便，操作簡單，能夠更加廣泛地加以應用。紫外可見分光光度計從類型來判斷，主要可以從單波長單光束直讀式分光光度計、雙波長雙光束分光光度計以及單波長雙光束自動記錄式分光光度計3種類型進行分析[3]。紫外可見分光光度計可以適用于很多范圍，比如說反應動力學研究，定性和結構分析，對溶液平衡進行研究等。在定量分析當中，一般采用紫外可見分光光度計主要對于不同物質當中的微量、超微量或常量的無機及有機物質進行測定。而是反應動力學研究，主要是對反物質濃度隨時間變化的函數關系進行分析，同時對其反應速度與反應級數進行測定，有效的對反應機理與探討。其也能夠應用到定性與結構分析當中，紫外吸收光譜能夠用于對空間阻礙效應推斷，同時可以分析氫鍵的強度和互變異構，也能夠有效的對幾何異構現象予以分析。其也能夠對溶液平衡進行分析研究，比如對絡合物組成的測定，測定其穩定常數和酸堿離解常數等等。

2　紫外可見分光光度計的應用原理分析

2.1紫外可見分光光度法分析

分析紫外可見分光光度法，主要利用物質對于波長為200～760 nm的電磁波的吸收特性而建立起一種定性、定量與結構的分析方法。這種分析方法相對來說精確度較高，而且操作簡單，重現性比較好。而且其波長長的光線能量比較小，同時波長短的更新量有很大。分光光度主要對物質分子對不同波長以及特定波長處的輻射吸收程度進行測量，分析物質的吸收光譜本質，其主要是物質當中的分子以及原子對入射光中的某些特定波長的光能量進行吸收，進而發生了一些分子振動能級躍遷，也可能會產生電子能級躍遷的結果[4]。因為物質具有不同的分子，也有不同的原子和不同的分子空間結構，而這也導致了其所吸收的光能量的情況不同。所以不同的物質都具有其所特有的固定的吸收光譜曲線，而且能夠根據吸收光譜上的一些特征波長處的吸收光度的高低來對相關物質的含量進行判別和測定，而這也是分光光度定性與定量分析的基礎。所以簡而言之，風光光譜分析主要就是根據物質的吸收，光譜對物質的分子和結構等情況進行研究，其是對分子結構物質間相互作用進行分析的一種十分有效的手段。

2.2有機化合物和無機化合物的紫外可見吸收光譜分析

有3種電子和紫外可見吸收光譜相關，這3種電子分別是形成斑點的σ電子，形成雙鍵的π電子以及未參與成鍵的n電子。分析有機化合物的吸收帶，在紫色光譜當中，吸收峰一般處于光譜中的波帶上，可以依據電子和分子軌道對其進行分類，主要能夠分成4種類型的吸收帶，分別是R吸收帶、K吸收帶、B吸收帶和E吸收帶。而無機化合物的紫外可見吸收光譜主要有，配位場躍遷和電荷遷移躍遷。分別對這兩種月前進行分析，電荷遷移光譜，存在一些分子奇跡是電子受體也是電子給體，因為受輻射能的影響，電子可以激發出從給遺體外層軌道向著受體躍遷的行動，這時會產生比較大的吸引，而這種光譜便被稱之為電荷遷移光譜[5]。分析配位躍遷光譜，在配體存在的基礎上，對5個能量相等的d軌道的金屬元素產生過渡反應，這時會有7個能量相等的f軌道分裂，當即輻射被吸收之后，低能態的d電子和f電子就會發生躍遷情況，這種躍會使其遷到高能態的低軌道或f軌道上。而在未被充滿的低軌道上有很多過渡金屬離子存在。依據晶體場理論進行分析，這些離子在溶液之中和水以及其他的配體進行配合物形成的時候，配體的配位場會對其產生較為重要的影響，這也會使得能量相同的低軌道發生能級分裂，最終產生了低軌道到低軌道的電子躍遷情況，但有一個前提，就是必須在配體的配位場發生作用的前提之下才可能發生，所以這種情況也會被稱之為配備2月前，配體的配位場越強，其軌道的分裂能力也會越大，而其所吸收的波長也會相應的減少。

3　紫外可見分光光度計的應用研究

3.1紫外可見分光光度計的應用范圍

從某種程度上來說，紫外可見分光光度計的應用范圍較為廣泛，比如用于定量分析和定性與結構分系統方面。在定量方面分析，紫外可見光度計主要對于各種物料當中，進行各種無效的分析，同時其可也可以對動力學研究方面進行反映，比如上面所提到的紫外可見光度計主要可以對反物質具有的濃度進行研究。還能夠在時間不斷的情況下，對相應函數的關系作出分析。從定性和結構分析方面來說，紫外可見分光光度計也會應用到幾何異構當中等。

3.2紫外可見分光光度計的應用實踐分析

在當前時代背景之下，先進技術和先進材料也開始在不同的領域當中有所應用，紫外可見分光光度計，也在不斷的趨于完善，其一自身所具備獨特的特點和性質作為基礎，為不同的行業提供了媒介基礎，而充滿智慧的人們也將紫外可見分光光度計應用到了各個領域之中，所以，在當今時代背景之下，其已經成為了新時代一種主要的研究分析手段[6]。你得將紫外可見分光光度計應用到現實社會的研究工作中，是一種符合客觀規律發展的行為，也能夠促進相關行業完善，促進國家經濟的發展。

當前階段，社會不斷完善，食品安全事件也在不斷的發生，為了有效地防止食品安全事件的惡化，升級和發展，有關部門采取了各種措施進行檢測，但收到的效果甚微。到目前來說已經存在著一些行業將紫外可見分光光度計應用到了食品檢測之中，其能夠有效地對食品的成分和質量進行檢測，確保食品質量安全提升，在某種程度上減少了食品安全事故的發生。因此從食品行業來說即是其發展道路上的一種重要的助推器。

首先分析光譜測量在現實當中的應用，在這里我們同樣以食品行業為例，現如今，一些食品當中存在著添加有害添加劑成分的情況，這會使得其生產出來的產品會具有相應的色澤，比如說果汁可樂，這樣通過采用紫外可見分光光度計的檢測能夠有效的區分食品物資的主要分子結構，對其吸光值進行全面的定位，可以得出綜合的結果，確保食品安全。同時，也可以利用紫外可見分光光度計對食品的色澤進行定位，固有顏色進行比較，分析其成品與固有顏色所存在的差異，為更好地使一些食品的色差滿足相關要求。因此，相對來說成分單一的產品，能夠借助紫外可見分光光度計，測量其吸收光度數值，進而達到質量滿足相關要求的目的。

其次分析紫外可見分光光度計的成分定性，從嚴格意義上來說，物質吸收光譜，主要是物質當中的一些分子和原子在吸收和攝入某種特定波長的光能量之后，在新基礎上發生的相對應的分子振動，進而產生了能級躍遷，最后生成的一種結果[7]。因此可以將紫外可見分光光度計應用到醫學檢測當中，即能夠準確的定量出樣品當中某種成分的含量，可以采用這種分析模式進行定量測定，因此需要先通過對于一系列已知濃度的標準溶液X值進行測試，然后能夠讀出一系列與之相對應的Y吸收光值，然后通過已知濃度X值和響應值Y能夠求出線性方程：Y=Bx+a。然后通過儀器自動計算，將線性方程的斜率，截距，等參數進行計算，最后通過該回歸方程求出未知樣品的

濃度。其也能夠采用紫外分光光度計對核酸生物學進行分析，比如相關DNA的濃度測試等[8]。同時也能夠對動力學和時間進行分析，比如說我們在研究細胞的損傷時，可以通過對細胞內部的線粒體通透性轉換孔的測定進行分析，以此來判斷線粒體受損后其膨脹程度，進而能夠推測出細胞的損傷程度。在實際操作當中，需要通過對線粒體在高唐溶液當中透光率的改變的測定進行分析來實現。

最后是在成分定量方面的分析，因為分子的紫外可見吸收光譜主要是因為分子當中存在某種基因吸收了紫外可見光之后產生的電子能級躍遷而產生的吸收光譜，紫外分光光度分析，主要是通過物質吸收光譜研究物質的成分[9]，也可以對物質結構和其之間相互作用進行分析，這是一種帶狀光譜，因此可以有效對分子當中某些集團經營進行顯示，通過Lambert-Beer定律我們可以得出光的吸收和吸收層厚度成正比，比爾定律說明光的吸收與溶液濃度成正比，所以同時對吸收層厚度和溶液濃度的吸收光率影響進行考慮，那么可以得到朗伯比爾定律，即A=εbc(A為吸光度，ε為摩爾吸光系數，b為液池厚度，c為溶液濃度),就可以對溶液進行定量分析。將分析樣品和標準樣品以相同濃度配制在同一溶劑中，在同一條件下分別測定紫外可見吸收光譜。若兩者是同一物質，則兩者的光譜圖應完全一致。如果沒有標樣，也可以和現成的標準譜圖對照進行比較。這種方法要求儀器準確，精密度高，且測定條件要相同。

4　結　語

本研究主要就紫外可見分光光度計的相關原理和應用進行分析，中也涉及到了一些筆者自身的見解，因為紫外可見分光光度計的應用有著非常普遍而深遠的意義，所以其所應用的領域也非常廣泛，筆者相信，在新時期的背景下，很多領域都將會應用到紫外可見分光光度計，因此需要促進技術的成熟，使其在行業當中得到更好的發展，也為經濟建設發展提供保障。

[1]陳田新,謝亮,牛琪,等.實驗室用紫外分光光度計檢測中常見問題解析[J].中國計量,2010(1):77-78.

[2]黎衛強.紫外可見分光光度計在食品檢測中的應用[J].企業科技與發展,2010(6):15-16.

[3]濮榮強,張同華,黃文平,等.紫外可見雙路分光光度計系統研究[J].電子測量技術,2010,33(5):119-121.

[4]茍許雁,楊圣,王亞軍.紫外可見分光光度計的雙向導數光譜法[J].分析測試學報,2010,29(7):657-659.

[5]薛慧婷.紫外分光光度計在測定水中總氮含量的應用[J].水利科技與經濟,2010,16(8):850-851.

[6]吳文銘.紫外可見分光光度計及其應用[J].生命科學儀器,2009,7(4):61-63.

[7]孫向榮,孫丁績.紫外可見分光光度法的應用及新進展[J].中國高新技術企業,2008(8):70.

[8]孔迪,彭觀良,楊建坤,等.紫外可見分光光度計主要技術指標及其檢定方法[J].大學物理實驗,2007,20(4):1-6.

[9]胡文杰.紫外-可見分光光度計的應用與維修[J].分析測試技術與儀器,2005,11(1):75-78.

Uv-vis Spectrophotometer and Its Application

WANG Gui

(The 2nd Corps for Non-ferrous Metals and Nuclear Industry GeologicalExplorationBureau,GuizhouLiupanshui553004,China)

In the current in the unceasing development of science and technology, all kinds of high and new technologies are constantly emerging, the laboratory will often use spectrophotometer, the use of spectrophotometer can effectively analyze the material. The spectrophotometer most often used in the laboratory is ultraviolet visible spectrophotometer, ultraviolet visible spectrophotometer absorption spectrum. The process of its use has been optimized and improved continuously, so far has become the indispensable one in the field of scientific research and production elements. Therefore, ultraviolet visible spectrophotometer was analyzed, and a brief description on application was studied, hoped the results obtained can provide feasible reference for the related areas.

ultraviolet visible spectrophotometer; structure; application

O657

A

1001-9677(2016)013-0052-03