食品快速检测技术 3.分光光度计比色原理（单色光，有资料） 分光光度计比色原理——电子教材.doc

电子教材 《食品快速检测技术》电子教材 分光光度计比色原理 分光光度计的基本结构 1.光源 光源的作用是供给符合要求的入射光。 分光光度计对光源的要求是： （1）在使用波长范围内提供连续的光谱； （2）有足够的辐射强度； （3）有良好的稳定性； （4）使用寿命长。 实际应用的光源一般分为紫外光光源和可见光光源。 可见光区常用的光源是钨灯或碘钨灯，波长范围是350-1000 nm。 在紫外区常为氢灯或氘灯，发射的连续波长范围是180-360 nm。 图1 氘灯图 2.单色器 单色器的作用是把光源发出的连续光谱分解成单色光，并能准确方便地“取出”所需要的某一波长的光，它是分光光度计的心脏部分。 单色器一般由狭缝、色散元件及透镜系统组成。 色散元件是关键部件，色散元件是棱镜和反射光栅或两者的组合，它能将连续光谱色散成为单色光。 狭缝和透镜系统主要是用来控制光的方向，调节光的强度和“取出”所需要的单色光，狭缝对单色器的分辨率起重要作用，它对单色光的纯度在一定范围内起着调节作用。 狭缝：将单色器的散射光切割成单色光。直接关系到仪器的分辨 率。狭缝越小，光的单色性越好。分为入射狭缝和出射狭缝。 棱镜：玻璃350～3200 nm，石英185～4000 nm。 光栅：波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便。 光源发出的连续光谱通过狭缝进入单色器，通过准直和会聚装置把入射光束转化为平行光束，平行光经过棱镜后因为折射率不同、传播方向不同而分开，并按波长顺序排列，经会聚后在焦面的不同位置上成像，获得按波长顺序展开的光谱，调整出射狭缝位置，即可得到不同波长的单色光。 图2 单色器简图 3.吸收池 吸收池又叫比色皿，是用于盛放待测液和决定透光液层厚度的器件。 吸收池一般为长方体（也有圆鼓形或其他形状，但长方体最普遍），其底及两侧为毛玻璃，另两面为光学透光面。 根据光学透光面的材质，吸收池有玻璃吸收池和石英吸收池两种。玻璃吸收池用于可见光光区测定。若在紫外光区测定，则必须使用石英吸收池。 图3 吸收池 左：光面、右：毛面 吸收池的规格是以光程为标志的。 紫外-可见分光光度计常用的吸收池规格有；0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm和5.0cm等，使用时根据实际需要选择。 由于一般商品吸收池的光程精度往往不是很高，与其标示值有微小误差，即使是同一个厂出品的同规格的吸收池也不一定完全能够互换使用。所以，仪器出厂前吸收池都经过检验配套，在使用时不应混淆其配套关系。实际工作中，为了消除误差，在测量前还必须对吸收池进行配套性检验。 4.检测器 检测器又称为接受器，作用是：接受与样品作用后的光信号，作出响应，并将光信号转换为电信号输出，且其输出电信号的大小与相应的光信号的强度有一一对应的函数关系。 理想的检测器应有比较宽的线性响应范围，且噪声低、灵敏度高、响应时间短、稳定性好。 分光光度计检测器是光电检测器。常用的有光电池、光电二极管、光电倍增管等。光电检测器是基于光电转换原理设计的，当其检测元件受到光照时，可以发射电子而产生电流。 5.信号指示系统 作用是将放大了的电信号以适当方式显示或记录下来。 由检测器产生的电信号是很微弱的，必须经过电子放大器放大及数据转换等处理，才能驱动微安表或记录笔等装置，转换为分析或检测的结果，并用一定的方式显示或输出。 数据处理与显示系统有多种，随着电子技术的发展，越来越先进。 目前主要有：指示仪表、自动记录仪、微处理机或计算机工作站等类型。 图4 信号指示系统 分光光度计的工作原理 由光源发出的连续光谱通过单色器将复合光分解成单色光，照射至盛放待测液的吸收池中，由于光的选择性吸收，检测器接受与样品作用后的光信号，作出响应，并将光信号转换为电信号输出，但是由于电信号是很微弱的，必须经过电子放大器放大及数据转换等处理，才能转换为分析或检测的结果，并用一定的方式显示或输出。 图5 工作原理