2.3　儀器結構與原理

紫外-可見分光光度計的工作原理為：光源產生的連續輻射，經分光器色散后，通過樣品池，一部分輻射被待測樣品溶液吸收，未被吸收的部分輻射到檢測器，光信號被轉變成電信號并加以放大，信號數據被顯示或記錄下來。紫外-可見分光光度計由以下部分組成。

（1）輻射光源　紫外-可見分光光度計對輻射光源的要求是：能發射足夠強度的連續輻射，穩定性好，輻射能量隨波長無明顯變化，使用壽命長。在紫外-可見分光光度計上最常用的有兩種光源，即鎢燈和氘燈。

鎢燈發射可見光區的連續光源，適用的波長范圍是320～2500nm。氘燈是紫外區使用最廣泛的光源，能在165～375nm間產生連續輻射。

（2）分光器　分光器將光源的連續輻射色散得到所需要的單色光，是分光光度計的核心部件，其性能直接影響光譜帶寬，從而影響測定的靈敏度、選擇性和工作曲線的線性范圍。

分光器的組成包括入射狹縫、反射鏡、色散元件、出射狹縫，其中色散元件是分光器的關鍵部件。常用的色散元件有棱鏡和光柵。目前的光度計幾乎都用光柵作色散元件。

（3）吸收池　吸收池用于盛放試液，常用的吸收池按制作材料可分為普通玻璃和石英兩種。由于普通玻璃易吸收紫外光，所以在紫外區，應使用石英玻璃比色器。可見光區即可以使用普通玻璃比色器又可以使用石英玻璃比色器。

（4）檢測器　將光信號轉變成電信號，然后通過計算機輸出打印而顯示的裝置即為檢測器。常用的檢測器有硒光電池、光電管、光電倍增管等。紫外-可見分光光度計上，廣泛使用的是光電倍增管，光電倍增管適用的波長范圍是160～700nm，其靈敏度比一般的光電管高2個數量級。多通道光度計使用的是光二極管陣列檢測器，該檢測器優于傳統光譜檢測器，一次同時得到整個光譜。

（5）顯示或記錄器　顯示或記錄器由檢測器將光信號轉變為電信號后，通過模擬數字轉化器傳輸到計算機進行處理打印或顯示。

目前分光光度計的類型主要分為三種：單波長、雙波長和多通道分光光度計。

2.3.1　單波長分光光度計

2.3.1.1　單光束分光光度計

單光束分光光度計結構相對簡單，輻射光源經分光器、樣品到檢測器是一條光路，測量時，光束經分光器分光后先通過參比溶液，再通過被測試樣的溶液，測定其光強度。實驗前首先在一系列不同波長處，分別測定試液的吸光度，繪制出吸收曲線，以確定被分析物的最大吸收波長。單光束儀器的缺點是測量結果受電源波動的影響較大，適用于在固定波長處的吸光度的定量分析。

2.3.1.2　雙光束分光光度計

輻射光源的光經分光器后又被反射鏡分解成兩路相等的光束，并分別射入參比池和試液池，這就消除了單光束儀器受光源強度變化的影響。在波長掃描時，可以連續地繪出吸收光譜曲線。

2.3.2　雙波長分光光度計

將輻射光源發出的光分成兩束，分別經過兩個分光器，同時得到兩個不同波長λ₁和λ₂的單色光。兩束單色光交替照射同一溶液，測得的信號為兩波長處吸光度之差。當兩個波長以1～2nm的間隔同時掃描時，獲得信號可視作一階導數光譜。雙波長分光光度計測量的優點是不考慮參比，消除了空白溶液帶來的誤差，同時減少了光源電壓變化產生的誤差，靈敏度較高。

2.3.3　多通道分光光度計

多通道分光光度計使用了光二極管陣列檢測器（DAD）。由光源發出的輻射聚焦到吸收池上，通過吸收池后到達光柵，經分光后照射到DAD上，由1024個光二極管構成線性陣列（Agilent 8453紫外-可見分光光度計），可在190～1100nm范圍內同時記錄吸收光譜，分辨率為1nm。DAD儀器的特點是測量簡便快速，適用于研究有光譜變化的化學反應過程。一些液相色譜和毛細管電泳等也常用DAD作為其檢測器。