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分光光度计的详细分类说明

时间:2018-01-24 08:43来源:网络整理 作者:www.107.com
分光光度计是实验室一种极为常见的分析仪器。一般分类如下: 1 、单光束型 该类型属于低档仪器,其典型光路图见图-1所示: 图-1原始721型单光束比色计光路示意图

分光光度计是实验室一种极为常见的分析仪器。一般分类如下:
1、单光束型
该类型属于低档仪器,其典型光路图见图-1所示:
 
图-1 原始721型单光束比色计光路示意图
该类型的仪器光路结构简单,由于光源仅使用钨灯,因此使用波长范围只能局限在360nm~800nm之间。分光器采用的是比光栅价格便宜的三棱镜;并且检测器使用的是光电管而不是价格昂贵灵敏度更高的光电倍增管(PMT);此外该仪器的终端显示器是一只简单的机械指针式的表头。一般而言,此类仪器只能做单波长(单点)测量而不能做波长扫描测量。综上所述,这是一款大众普及型产品;所以也有人习惯上将这类仪器称之为“比色计”。
由于721型比色计是一款问世较早的仪器,加之价格便宜,操作简单,亦能胜任一般的简单分析,所以目前还有一部分的市场需求,为此,目前许多国内仪器生产厂商在原有的结构基础上面各自做了一些改动,以提高竞争力。例如将显示器改为液晶的,光源部分增设了氘灯,检测器使用了二极管阵列检测器等。

2、准双光束型
这类型属于中低档仪器,其光路结构见图-3所示:
 
图-3 准双光束型光路结构示意图
从图-3 可以看出,此类仪器较前面的单光束仪器而言有了很大的改变。首先是光源部分增加了氘灯,如此就可以加大了波长的测量范围,由原来的300~800nm,扩展为190~1100nm。其次,分光系统采用了分辨率更高的光栅以及增加了带通滤光片,从而减少了杂散光的干扰。此外数据处理系统也采用了单板机和液晶显示器,并兼有打印机。
但是此类型的仪器为何称之为“准双光束”仪器呢?从图-3不难看出,尽管分光系统分开产生了两束光——即样品光束和参比光束,但是真正通过样品的只有一束样品光;另一束参比光并没有进入参比溶液起到扣除背景的作用,而是直接到达检测器2。
这样设计的目的主要是为了克服光源灯能量漂移的弊端。如果光源灯的能量漂移的话势必会影响到检测值的波动;增加了参比光光束,则可以做到实时监测光源的变化,然后将这个变化值去与样品检测值做比较,也就是实现减**运算,最后达到检测数据稳定的效果,所以将此类型的仪器称之为“准”双光束,而不是“完全”双光束仪器。这个特点是单光束仪器不可比拟的。为此也有的厂家将这种仪器称为“比例双光束”型仪器。目前许多国产仪器厂家已经大批量的生产此类仪器了。
但是此类型仪器也有两个美中不足之处;一个是光源需要两只灯,这需要两套供电电路;另一个是样品池架需要人工推拉转换。为此,目前有的国内外厂家对此做了改进。请看图-4的仪器光路图:
 
图-4 改进型准双光束光路结构示意图
从图-4可以看出光源仅仅使用了一只高强度长寿命的氙灯,这样就免去了以往的钨灯和氘灯的切换,同时也提高了信噪比。6连池的使用可以实施自动切换,提高了工作效率。
3、双光束双检测器型
该类型属于中档仪器,其光路结构见图-5所示:
 
图-5 双光束双检测器型光路结构示意图
从图-5可以明显地看出,该类型仪器真正体现出了双光束仪器的特点,也就是两束测试光谱同时进入样品里的两个样品中去。如此,便可以真正地实现同步扫描,已取得准确无误的测试结果。由于该类型仪器采用了两只硅光电二极管(PD)作为检测器,所以称为“双检测器”型。
这种半导体检测器的优点是:结构简单,无需负高压电路;价格低廉;寿命长,不易损坏;在一般的室内环境下,即使曝光也不会产生灵敏度下降的结果,因此维修很便利。且在近红外区的灵敏度要高于光电倍增管。但这种检测器最大的短板是:紫外区的灵敏度不如光电倍增管。
4、双光束单检测器型
这类型属于高档仪器,其光路结构见图-6所示:
 
图-6双光束单检测器型光路结构示意图
这类型仪器与前面仪器相比较有两大特点:一个是将光电二极管(PD)检测器改为光电倍增管(PMT)检测器;另一个是将原有的作为分束器使用的半透半反镜改为扇形镜。
这种改动的优点是:由于光电倍增管的放大倍数是通过改变负高压来实现的,因此可以提高紫外区吸收信号的增益。
使用扇形镜的优点是可以提高信噪比。因为前面介绍的半透半反镜是将单色器射出的单色光一分为二成两个光束;如此,实际上样品光束和参比光束仅能各得到50% 的入射光量,这就会降低了信噪比(S/N)。而目前使用了扇形镜后,就会将单色器射出的光百分之百交替地传输到样品池和参比池去。这无疑地提高了仪器的信噪比。
5、双单色器双光束单检测器型
这类型属于超高档专用型仪器,其光路结构如图-7所示:
 
图-7 双单色器双光束单检测器型光路结构示意图
该类型仪器最大的特点如下:
a.由于采用了两个串联的单色器,所以从单色器输出的单色光谱更加纯正,也就是说其他的杂散光和偏振的干扰更少了。因此也就无需再使用传统的滤光片来减少杂散光的干扰,这无疑会增加了光透量。
b.由于增加了硫化铅红外检测器之故,该类型的仪器所测量的波长范围更宽了,根据检测器的选用不同,可以从190nm~3200nm之间选择。
c.由于设计了宽大的样品室(仓),这样可以将大型固体的样品放置到测试平台上直接测量,无需拆解,例如光学镜头,大体积晶体等,所以有的使用者将这类仪器俗称为“大紫外”。
因此,这类型仪器倍受光学器材生产和科研单位的推崇。

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