第四節(jié)　紫外—可見光譜儀

紫外—可見光譜儀由光源（輻射源）、分光系統(tǒng)、吸收池、檢測系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)五部分組成。

1.光源

理想的紫外光譜儀光源應(yīng)當(dāng)能提供所用光譜區(qū)內(nèi)所有波長的連續(xù)輻射光，強(qiáng)度足夠大，并且在整個(gè)光譜區(qū)內(nèi)，強(qiáng)度隨波長的改變沒有明顯的變化。但實(shí)際的光源往往只能在一定波長內(nèi)強(qiáng)度穩(wěn)定，因此紫外光譜儀的光源在不同波長范圍內(nèi)使用不同的光源，在檢測過程中自動(dòng)切換光源。紫外區(qū)的連續(xù)光譜由氫燈和氘燈提供，其光譜范圍為160～390nm。由于玻璃對紫外光有吸收，燈管用石英玻璃制成，燈管內(nèi)充幾十帕的高純氫（或同位素氘）氣體。當(dāng)燈管內(nèi)的一對電極受到一定的電壓脈沖后，自由電子加速穿過氣體，電子與氣體分子碰撞，引起氣體分子電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，當(dāng)受激發(fā)的分子返回基態(tài)時(shí)，即發(fā)出相應(yīng)波長的光。氘燈的輻射光強(qiáng)度大于氫燈，壽命也長于氫燈。

可見光的連續(xù)光譜由白熾鎢絲燈（即普通電燈泡）提供，其波長在350～800nm，其光譜分布與燈絲的工作溫度有關(guān)。由于鎢燈提供的光譜主要為紅外光譜，提高燈絲的工作溫度可以使光譜向短波方向移動(dòng)，但提高溫度會(huì)增大燈絲的蒸發(fā)速度而降低燈的壽命，通常燈泡中會(huì)充有惰性氣體，以提高燈泡的壽命。為提高燈絲的壽命，在鎢燈中充入適量的鹵素和鹵化物，可制成鹵鎢燈。鹵鎢燈具有比鎢燈長得多的壽命和高得多的發(fā)光強(qiáng)度。

2.分光系統(tǒng)

分光系統(tǒng)（或叫單色器）是能將來自光源的復(fù)色光按波長順序分解為單色光，并能任意調(diào)節(jié)波長的裝置。這是紫外光譜儀的關(guān)鍵部件，由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件和出射狹縫組成。其中色散元件通常為棱鏡或衍射光柵。

來自光源的入射光，通過入射狹縫成為一條細(xì)的光束，照射到準(zhǔn)直鏡上，經(jīng)準(zhǔn)直鏡反射成為平行光，通過棱鏡或衍射光柵分解為單色光，通過改變轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡或光柵使單色光依次通過出射狹縫得到單色光束。調(diào)節(jié)出射狹縫的寬度可以控制出射光束的光強(qiáng)和波長純度。

3.吸收池

紫外光譜儀常用的吸收池通常有石英和玻璃兩種。石英池可用于紫外光區(qū)和可見區(qū)，玻璃池用于可見區(qū)，可見區(qū)有時(shí)也可以用有機(jī)玻璃吸收池。吸收池的光程有0.1～10cm多種規(guī)格，其中以1cm吸收池最常用。從用途上看，有液體吸收池、氣體吸收池、可裝拆吸收池、微量吸收池以及流動(dòng)池。

用于定量分析時(shí)，參比光路和樣品光路中的吸收池必須嚴(yán)格匹配，以保證兩只空吸收池的吸收性質(zhì)能與光程長度嚴(yán)格一致。吸收池與窗口之間的距離應(yīng)準(zhǔn)確，窗口應(yīng)垂直于光路。吸收池不能加熱或烘烤，以防止其變形。使用時(shí)，吸收池必須保持清潔，操作時(shí)手指不能觸摸窗口。

4.檢測系統(tǒng)

檢測系統(tǒng)的作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并檢測其強(qiáng)度。紫外光譜儀常用的檢測器有光電池、光電管、光電倍增管三種。其中光電倍增管靈敏度高，不易疲勞，許多紫外光譜儀都采用這一種檢測器。近年來有些儀器采用了自動(dòng)掃描光敏二極管陣列檢測器，其具有性能穩(wěn)定、掃描準(zhǔn)確、光譜響應(yīng)寬的特點(diǎn)。

5.記錄系統(tǒng)

紫外光譜儀中常用的記錄系統(tǒng)有檢流計(jì)、微安表、電位計(jì)、數(shù)字電壓表、x-y記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)臺(tái)等，近年來生產(chǎn)的儀器多采用后四種。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的紫外光譜儀可以通過儀器配用的數(shù)據(jù)臺(tái)，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，顯示器可立刻顯示紫外光譜圖，操作者通過鍵盤輸入指令，可以對譜圖進(jìn)行修正、扣除或平滑等操作。數(shù)據(jù)可通過曲線形式或以數(shù)據(jù)表格輸出，通過打印機(jī)可立刻打印出譜圖曲線或峰值數(shù)據(jù)。操作者也可直接用軟盤拷貝數(shù)據(jù)，然后需要通過不同的數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。