TU-1901紫外可見分光光度計.ppt

1、1,TU-1901紫外可見分光光度計,檢驗與維護(hù),2,一、紫外可見分光光度法,1、檢測原理 紫外可見分光光度法是利用物質(zhì)分子對紫外可見光譜區(qū)的輻射的吸收來進(jìn)行分析的一種儀器分析方法。這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，可用于定性分析，廣泛應(yīng)用于無機和有機物質(zhì)的定量分析。,3,2、紫外可見分光光度法分類,比色分析法：利用比較待測溶液本身的顏色或加入試劑后呈現(xiàn)的顏色深淺來 測定溶液中待測物質(zhì)的濃度的方法,按檢測器不同分:目視比色法和光電比色法。,以人的眼睛來檢測顏色深淺的方法稱目視比色法； 以光電轉(zhuǎn)換器為檢測器來區(qū)別顏色深淺的方法稱光電比色法；,根據(jù)物質(zhì)對不同波長的單

2、色光的吸收程度不同而對物質(zhì)進(jìn)行定量分析的 方法稱為分光光度法。,4,紫外可見分光光度法特點,靈敏度高，可用于測定試樣中1%0.001%的微量組分，甚至可測定低至10-610-7的痕量成分； 準(zhǔn)確度較高，測定的相對誤差為2%5%，采用精密的分光光度計測量，相對誤差可減少到1%2%； 分析速度快，操作簡便； 價格低廉，應(yīng)用廣泛。,紫外可見分光光度法應(yīng)用,紫外吸收光譜可用于芳香化合物及含共軛體系化合物的鑒定與結(jié)構(gòu)分析 紫外與可見分光光度法均可用于定量分析。 紫外與可見分光光度法還可用于化學(xué)反應(yīng)平衡的研究。,5,按波長范圍劃分： 可見分光光度計（400-780nm） 紫外可見分光光度計(200-100

3、0nm),紫外可見分光光度計類型,按光路劃分： 單光束分光光度計 雙光束分光光度計 雙波長分光光度計,6,光的吸收程度與光程長的關(guān)系？,朗伯定律,7,比爾定律,光的吸收程度與濃度的關(guān)系？,8,2、朗伯比耳定律 朗伯比耳定律是光吸收的基本定律，是分光光度法定量分析的依據(jù)。 當(dāng)入射光波長一定時，溶液的吸光度A是吸物質(zhì)的濃度C及吸收介質(zhì)厚度（吸收光程）的函數(shù)。其常用表達(dá)式為，式中為系數(shù)： A = C,9,二、紫外可見分光光度計,一、基本結(jié)構(gòu) 光源、單色器、吸收池、檢測器及信號指示系統(tǒng)五個結(jié)成部分。,10,分光光度計的主要部件和工作原理：,11,TU-1901單波長雙光束分光光度計,12,（一）光源

4、紫外可見分光光度計理想的光源應(yīng)具有整個紫外可見光域的連續(xù)輻射，強度應(yīng)高，且隨波長變化能量變化不大。在可見光區(qū)，常用鎢絲燈（鹵鎢燈）為光源，波長范圍為3202500nm。在紫外光區(qū)，常用氫燈、氘燈為光源，波長范圍為200375nm。 TU-1901紫外可見分光光度計光源：鹵鎢燈與氘燈。 以下圖片是該儀器的光源室及光源燈：,13,TU-1901光源室圖片,光源室,聚光鏡,14,TU-1901光源燈圖片,鎢燈,氘燈,15,（二）單色器 單色器是將光源發(fā)射的復(fù)合光分解為單色光的光學(xué)裝置。 單色器一般由五部分組成：入光狹縫，準(zhǔn)光器，色散器，投影器，出光狹縫。 色散器是單色器的核心部分，常用的色散元件是棱

5、鏡和光柵。TU-1901采用全息光柵，進(jìn)一步降低儀器的雜散光，使儀器分析更加準(zhǔn)確。 單色器的狹縫設(shè)計一定的寬度，經(jīng)過狹縫的單色光是一個具有一定光譜寬度的譜帶，稱為光譜帶寬。從理論上講，狹縫的寬度愈小，波長愈接近單色光，但帶寬太小，將使單色光的強度減小，使光電流信號減弱，降低信噪比。,16,由于分子吸收光譜的吸收峰比較寬和平滑，一般情況下光譜帶寬26nm對分析結(jié)果影響不大。TU-1901配置為固定狹縫，光譜帶寬為2nm。,17,（三）吸收池 吸收池是盛放樣品溶液的容器，它具有兩個相互平行、透光且具有精確厚度的平面。,主要有石英吸收池和玻璃吸 收池兩種。 在紫外區(qū)須采用石英吸收池， 可見區(qū)一般用玻

6、璃吸收池。,主要規(guī)格0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm和5.0cm,注意事項：使用比色皿時，手執(zhí)比色皿兩側(cè)的毛面，嚴(yán)禁拿比色 皿的透光面，盛放液體不能超過容積四分之三高度。,18,（四）檢測器 檢測器是利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號。,常用的檢測器有光電池、光電管及光電倍增管。,光電池 光電管 光電倍增管,TU-1810所用,19,三、分光光度計的檢驗和維護(hù),（一）分光光度計的檢驗 為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，新制造、使用中和修理后的分光光度計都應(yīng)定期進(jìn)行檢定。單光束紫外-可見分光光度計的檢定周期為1年，在此期間內(nèi)，儀器經(jīng)修理或?qū)y量結(jié)果有懷疑時，應(yīng)及時進(jìn)行檢定。,

7、20,紫外可見分光光度計主要檢驗的幾項技術(shù)指標(biāo),1、穩(wěn)定度 2、波長準(zhǔn)確度 3、透射比準(zhǔn)確度 4、基線平直度 5、噪聲 6、吸收池配套性 現(xiàn)購買儀器因配置不定，檢驗技術(shù)指標(biāo)參數(shù)有所不一，用戶檢驗時用依據(jù)廠家提供的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行檢驗。,21,吸收池的配套方法,在同一光徑的石英吸收池裝蒸餾水在220nm、700nm處測定；玻璃池收池裝30mg/L的重鉻酸鉀溶液在440nm處測定，裝蒸餾水在700nm處測定。 實際工作中，可采用如下校準(zhǔn)方法：在測定波長下，將吸收池磨砂面用鉛筆編號，于干凈的吸收池中裝入測定用溶劑，以其中一個為參比，測定其它吸收池的吸光度，若測定的吸光度為零或兩個吸收池的吸光度相等，即為

8、配對吸收池。若不能配對，可選出吸光度最小的吸收池為參比，測定其它吸收池的吸光度，求出修正值。,22,（二）TU-1901分光光度計測量條件的選擇 1、測量波長的選擇 通常都是選擇最強吸收帶的最大吸收波長max作為測量波長，稱為最大吸收原則，以獲得最高的分析靈敏度。 2、適宜吸光度范圍的選擇 任何光度計都有一定的測量誤差，這是由于測量過程中光源的不穩(wěn)定、讀數(shù)的不準(zhǔn)確或?qū)嶒灄l件的偶然變動造成的。,23,一般來說，當(dāng)透射比為15%65%（吸光度0.20.8)時,濃度測量的相對誤差較小,當(dāng)A=0.434時,濃度的相對誤差最小。在實際工作中，可通過調(diào)節(jié)待測溶液的濃度或選用適當(dāng)厚度的吸收池的方法，使測得的

9、吸光度落在所要求的范圍內(nèi)。 3、儀器狹縫寬度的選擇 狹縫的寬度會直接影響到測定的靈敏度和校準(zhǔn)曲線的線性范圍。 狹縫寬度過大時，入射光的單色光降低，校準(zhǔn)曲線偏離比耳定律，靈敏度降低；狹縫寬度過窄時，光強變?nèi)酰瑒荼匾岣邇x器的增益，隨之而來的是儀器噪聲增大，于測量不利。,24,選擇狹縫寬度的方法是：測量吸光度隨狹縫寬度的變化。狹縫的寬度在一個范圍內(nèi)，吸光度是不變的，當(dāng)狹縫寬度大到某一程度時，吸光度開始減小。因此，在不減小吸光度時的最大狹縫寬度，即是所欲選取的合適的狹縫寬度。,25,（三）分光光度計的保養(yǎng)和維護(hù),分光光度計是精密光學(xué)儀器，正確安裝、使用和保養(yǎng)對保持儀器良好的性能和保證測試的準(zhǔn)確度有重

10、要作用。 1、對儀器工作環(huán)境的要求： （1）儀器應(yīng)安放在干燥的房間內(nèi)，使用溫度為1535，相對濕度不超過80%。 （2）儀器應(yīng)放置在堅固的平穩(wěn)的工作臺上，且避免強烈的震動或持續(xù)的震動。 （3）室內(nèi)照明不宜太強，且應(yīng)避免直射日光的照射。,26,（4）電扇不宜直接向儀器吹風(fēng)，以防止光源燈因發(fā)光不穩(wěn)定而影響儀器的正常使用。 （5）盡量遠(yuǎn)離高強度的磁場、電場及發(fā)生高頻波的電器設(shè)備。 （6）供給儀器的電壓AC220V10%，頻率50HZ1HZ單向交流電，最好配置交流穩(wěn)壓器，功率不小于500VA,室內(nèi)應(yīng)有地線并保證儀器良好接地。 （7）避免在有硫化氫等腐蝕性氣體的場所使用。,27,2、儀器保養(yǎng)和維護(hù)方法

11、（1）光源 光源的壽命是有限的，為了延長光源使用壽命，在不使用儀器時不要開光源燈，應(yīng)盡量減少開關(guān)次數(shù)。在短時間的工作間隔內(nèi)可以不關(guān)燈。剛關(guān)閉的光源燈不能立即重新開啟。 儀器連續(xù)使用時間不應(yīng)超過3h。若需長時間使用，最好間歇30min。 如果光源燈亮度明顯減弱或不穩(wěn)定，應(yīng)及時更換新燈。更換后要調(diào)節(jié)好燈絲位置，不要用手直接接觸窗口或燈泡，避免油污沾附。若不小心接觸過，要用無水乙醇擦試。,28,TU-1901分光光度計對光源的使用要求：,1、分光光度計安裝調(diào)試正常后，如無特殊情況不能隨意搬動儀器機體，避免帶來的震動引起光源燈及聚光鏡等螺絲松動，導(dǎo)致光斑偏離。 2、正常情況下嚴(yán)禁分析人員打開光源室頂蓋

12、，避免灰塵及其他物質(zhì)進(jìn)入影響聚光鏡面。 3、儀器開機在自檢過程中如提示鎢燈或氘燈檢測錯誤，聯(lián)機使用時工作站初始化可能提示鎢燈強度弱等現(xiàn)象，可關(guān)機后兩分鐘重新啟動，若仍是此現(xiàn)象報告相關(guān)技術(shù)人員等待處理或直接聯(lián)系廠家工程師到現(xiàn)場處理。,29,4、該儀器配備的氘燈屬日本進(jìn)口，使用壽命在5000小時左右，因現(xiàn)有檢測項目使用光源均來自鎢燈光源，為延長氘燈的使用期限，請在儀器開機自檢完成后進(jìn)入系統(tǒng)應(yīng)用將其關(guān)閉。,30,5、如光源燈需要更換，請技術(shù)人員按照說明書上光源的更換方法進(jìn)行更換。 （2）單色器 單色器是儀器的核心部分，裝在密封盒內(nèi)，不能拆開。選擇波長應(yīng)平衡地轉(zhuǎn)動不可用力過猛。為防止色散元件受潮生霉，

13、必須定期更換單色器盒干燥劑（硅膠）。若發(fā)現(xiàn)干燥劑變色，應(yīng)立即更換。 （3）吸收池 必須正確使用吸收池，在使用后應(yīng)立即洗凈應(yīng)特別注意保護(hù)吸收池的兩個光學(xué)面。生物樣品、膠體或其它在池窗上形成薄膜的物質(zhì)要用適當(dāng)?shù)娜軇┫礈臁Ｓ猩镔|(zhì)污染，可用3mol/LHCl和等體積乙醇的混合液洗滌。,31,（4）檢測器 光電轉(zhuǎn)換元件不能長時間曝光，且應(yīng)避免強光照射或受潮積塵。 （5）當(dāng)儀器停止工作時，必須切斷電源。 （6）為了避免儀器積灰和玷污，在停止工作時，應(yīng)蓋上防塵罩，可在樣品室及光源室內(nèi)放置硅膠袋防潮，但開機時一定要取出。 （7）儀器若暫時不用要定期通電，每次不少于2030min，以保持整機呈干燥狀態(tài)，并且維

14、持電子元器件的性能。 （8）每次使用后應(yīng)檢查樣品室是否積存有溢出溶液，經(jīng)常擦試樣品室，以防廢液對部件或光路系統(tǒng)的腐蝕。,32,（9）定期進(jìn)行性能指標(biāo)檢測，發(fā)現(xiàn)問題即與廠家或銷售部門聯(lián)系解決。,33,(四)TU-1901紫外可見分光光度計的故障診斷與維修,34,35,四、可見分光光度法,分光光度分析有兩種，一種是利用物質(zhì)本身對紫外及可見光的吸收進(jìn)行測定，另一種是生成有色化合物即“顯色”以后測定。,36,（一）顯色反應(yīng),在光度分析中，將試樣中被測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。 能與被測組分生成有色物質(zhì)的試劑稱為顯色劑。 顯色反應(yīng)分為兩類：絡(luò)合反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)。其中絡(luò)合反應(yīng)是最主要的顯色反

15、應(yīng)。,37,對顯色反應(yīng)的要求： （1）選擇性好 （2）靈敏度高 （3）有色絡(luò)合物的離解常數(shù)要小 （4）有色絡(luò)合物的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定。 （5）如果顯色劑有顏色，則要求有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大，以減小試劑空白。 （6）顯色反應(yīng)的條件要易于控制。,38,（二）、顯色劑,（1）、無機顯色劑 許多無機試劑能與金屬離子發(fā)生顯色反應(yīng)用于光度分析，但由于靈敏度等原因，具有實用價值的僅有幾類。 （2）有機顯色劑 大多數(shù)有機顯色劑本身為有色化合物，與金屬離子反應(yīng)生成的化合物一般是穩(wěn)定的螯合物。顯色反應(yīng)的選擇性和靈敏度都較高，有些有色螯合物易溶于有機溶劑，可進(jìn)行萃取光度法。,39,質(zhì)檢中心分析

16、中所用顯色劑：,（1）水中鐵含量的測定 鄰菲啰啉 （2）磷酸鹽的測定 鉬酸銨,40,（三）反應(yīng)條件的選擇,1、顯色劑用量 為使顯色反應(yīng)更完全，加入過量的顯色劑是必要的，但是顯色劑過量太多，有時會引起副反應(yīng)，當(dāng)顯色劑本身有色時會增大試劑空白。 顯色劑的適宜用量可通過實驗來確定。其方法是固定被測組分濃度和其它條件，取數(shù)份溶液，加入不同量的顯色劑測定其吸光度，繪制吸度光度（A）-濃度（c）關(guān)系曲線，一般可得下圖所示三種情況。,41,cR,A,A,A,0,0,0,cR,cR,a,b,b,a,圖示 吸光度與顯色劑濃度的關(guān)系曲線,（a）,（b）,（c）,42,上圖（a）曲線表明，在濃度ab范圍內(nèi)，吸光度出

17、現(xiàn)穩(wěn)定值，可在ab間選擇合適的顯色劑用量。圖（b）曲線表明，顯色劑濃度在a b這一較窄的范圍內(nèi)，吸光度值比較穩(wěn)定，必須嚴(yán)格控制顯色劑濃度。圖（c）曲線表明，隨著顯色劑濃度增大，吸光度不斷增大，必須十分嚴(yán)格地控制顯色劑用量。,43,2、溶液酸度,溶液的酸度對光度測定有顯著影響，它影響待測組分的吸收光譜、顯色劑的形態(tài)、待測組分的化合狀態(tài)及顯色化合物的組成。 第一，酸度不同時，顯色化合物的組成和顏色可能不同。 第二，溶液酸度變化，顯色劑的顏色可能發(fā)生變化，原因是很多有機顯色劑是酸堿指標(biāo)劑，其顏色隨pH值變化而變化。 第三，溶液酸度過高會降低配合物穩(wěn)定性，特別是對弱酸型有機顯色劑和金屬離子形成的配合物

18、影響較大。 第四，溶液酸度過低會引起金屬離子水解生成氫氧化物沉淀。 由于酸度對顯色反應(yīng)的影響很大，因此，某一顯色反應(yīng)最適宜的酸度必須通過實驗來確定。其方法是通過實驗做吸光度A-pH關(guān)系曲線，選擇曲線平坦部分對應(yīng)的pH值作為應(yīng)該控制的酸度范圍。,44,3、溫度的影響,大多數(shù)的顯色反應(yīng)在室溫下即可進(jìn)行，有些顯色反應(yīng)加熱至一定的溫度才能完成，而有些有色配合物在較高溫度下容易分解，因此，對不同的顯色反應(yīng)應(yīng)通過實驗選擇其適宜的顯色溫度。 由于溫度對光的吸收及顏色的深淺都有影響，因此在繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和進(jìn)行樣品測定時，應(yīng)使溫度保持一致。,45,4、顯色時間,所謂顯色時間指的是溶液顏色達(dá)到穩(wěn)定時的時間。不少顯色

19、反應(yīng)需要一定時間才能完成，而且形成的有色配合物的穩(wěn)定性也不一樣。因此必須在顯色后一定的時間內(nèi)進(jìn)行比色測定。通常有以下幾種情況： 加入顯色劑后，有色配合物立即生成，并且生成的有色配合物很穩(wěn)定。此時可在顯色后較長時間內(nèi)進(jìn)行測定。 加入顯色劑后，有色配合物的形成需要一定時間，但生成的有色配合物也很穩(wěn)定。對這類反應(yīng)可在完成顯色后旋轉(zhuǎn)一些時間內(nèi)進(jìn)行測定。 加入顯色劑后，有色溶液立即生成，但在放置后又逐漸褪色，對這類反應(yīng)，應(yīng)在顯色后立即進(jìn)行測定。 適宜的顯色時間和有色溶液的穩(wěn)定程度可以通過實驗來確定。方法是配制一份顯色溶液，從加入顯色劑起計算時間，每隔幾分鐘、幾十分鐘或數(shù)小時測定一次吸光度，繪制吸光度A-

20、時間t曲線，從曲線確定適宜的顯色時間。,46,5、溶劑,有機溶劑常降低有色化合物的離解度從而提高顯色反應(yīng)的靈敏度。此外，有機溶劑還可能提高顯色反應(yīng)的速度，影響有色配合物的溶解度和組成等。利用有色化合物在有機溶劑中穩(wěn)定性好，溶解度大的特點，可以選擇合適的有機溶劑，采用萃取光度法來提高方法的靈敏度和選擇性。,47,（三）參比溶液的選擇,用參比溶液調(diào)節(jié)分光光度計的吸光度為0，然后測定試樣溶液或標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值。參比溶液的作用除了消除吸收池壁對入射光的反射和散射等影響外，合理選用時還可消除其它干擾，使測得的吸光度正確反映被測物的濃度，提高測定的準(zhǔn)確度。 選擇參比溶液可分為以下幾種情況：,48,溶劑參

21、比 顯色劑及其它試劑均無色，被測溶液中又無其它有色離子時，可用溶劑（如蒸餾水或其它有機溶劑）作參比溶液。 試劑參比 顯色劑本身有顏色，可用不加試樣的其它試劑作參比溶液。 試液參比 顯色劑無色，被測溶液中有其它有色離子，可采用不加顯色劑的被測溶液作參比溶液。 其它參比 當(dāng)顯色劑有色，試液中的有色成分干擾測定的可在一份試液中加入適當(dāng)?shù)难诒蝿?，將被測組分掩蔽起來，然后加入顯色劑和其它試劑，以此作為參比溶液。另一種方法是用不含被測組分的試樣，與被測試樣同時進(jìn)行相同的處理得到平行操作參比溶液。,49,（四）定量分析,工作曲線法 對于單一組分的測定，工作曲線是實際工作中用得最多的一種定量方法。 工作曲線的

22、制作方法為：根據(jù)待測溶液的大概濃度，配制一系列濃度不等的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使其濃度范圍覆蓋待測溶液的濃度，以空白溶液為參比溶液，在選定的波長下，分別測定吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫從標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制工作曲線。 在測定樣品時按同樣方法制備待測樣品溶液，測定其吸光度，在工作曲線上即可查出待測物的濃度。待測物濃度應(yīng)在工作曲線范圍內(nèi)（且使待測溶液濃度在曲線范圍中部最佳）。 雜質(zhì)用標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度0.1g/L可在1525溫度下保存2個月， 濃度0.1g/L的雜質(zhì)用標(biāo)準(zhǔn)溶液需現(xiàn)配現(xiàn)用。,50,在一定條件下，工作曲線是一條直線，直線的斜率和截距可以用最小二乘法求得。 工作曲線可以用一元線性方程表示： y = a

23、b 式中，為標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度， y為相應(yīng)的吸光度。 使用最小二乘法確定的直線稱為回歸線，a、b稱為回歸系數(shù)。 b是直線的斜率 a是直線的截距,51,圖示 工作曲線,=510nm,可以用相關(guān)系數(shù)來表示線性關(guān)系的好壞。 相關(guān)系數(shù)越接近于1線性關(guān)系越好。一般的光度方法r0.999,工作曲線應(yīng)定期校準(zhǔn)。當(dāng)條件有變動時，例如儀器經(jīng)過修理、更換光源、更換標(biāo)準(zhǔn)溶液、試劑（如顯色劑）重新配，都應(yīng)重新制作工作曲線。 質(zhì)檢產(chǎn)品分析的所有比色工作曲線制作周期為一年，校驗周期三個月。校驗方法采用單點對照法：配制兩組與所需校正的曲線相符合的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在工作波長下測定其吸光度，利用該工作曲線計算出相應(yīng)濃度，與配制的標(biāo)準(zhǔn)濃度

24、相比較，測得其回收率在95105%之間，說明該工作曲線可繼續(xù)使用，如不符合需重新制作曲線。,52,（五）分光光度法的誤差,1、方法誤差 方法誤差是指分光光度法本身所產(chǎn)生的誤差。誤差主要由溶液偏離比耳定律及溶液中干擾物質(zhì)影響所引起。 （1）溶液偏離比耳定律 分光光度法的理論基礎(chǔ)是朗伯-比耳定律 A=c b 但在工作中常會碰到工作曲線發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。大多是由于化學(xué)變化所引起的，使有色溶液的濃度與被測物的總濃度不成正比。,53,（2）反應(yīng)條件的改變 顯色反應(yīng)多是分步進(jìn)行。溶液酸度、溫度、及顯色時間等反應(yīng)條件的改變，都會引起有色配合物的組成發(fā)生變化，從而使溶液顏色的深淺度發(fā)生變化，因而產(chǎn)生誤差。 2、儀器誤差 儀器誤差是指由使用分光光度計所引入的誤差。 （1）儀器的非理想性引起的誤差 復(fù)色光引起對比耳定律的偏離;波長標(biāo)度尺未作校正時引起光譜測量的誤差,吸光度測量受吸光度標(biāo)度尺的誤差影響。 （2）儀器噪聲的影響 光度測定的準(zhǔn)確度和精密度受儀器噪聲的限制，測量樣品的吸光度要經(jīng)過測T=0%、T=100%、及樣品的T三個步驟。三步噪聲的總和即為T測量的總噪聲，它由光源強度、電子元件、光電管等的噪聲決定。 （3）反射和散身的影響 由