紫外分光光度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)探析

潘曉靜

摘??要：紫外分光光度計(jì)是一類很重要的分析儀器，因此，介紹了其基本原理和組成，論述了紫外分光光度計(jì)當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外的主要應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)紫外分光光度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：光度計(jì);分析儀器;光吸收率;透明介質(zhì)

中圖分類號(hào)：TH744.1????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.019

1??紫外分光光度計(jì)的原理

紫外分光光度計(jì)儀器分析法廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)各部門和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域中，它是利用物質(zhì)分子吸收紫外可見光譜區(qū)輻射的一種儀器分析方法。其基本原理是依據(jù)朗伯·比爾定律，即光被透明介質(zhì)吸收的比例與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，光的吸收與吸收層厚度、溶液濃度、光吸收率成正比，可用下式表示：

A=k×b×c.????????????????（1）

式（1）中：A為吸光度;k為摩爾吸光系數(shù);b為光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度;c為溶液濃度。

當(dāng)物質(zhì)分子中的某些基團(tuán)吸收了紫外可見輻射光后，會(huì)發(fā)生電子能級(jí)躍遷，從而產(chǎn)生吸收光譜。各種不同的分子、原子和不同分子空間結(jié)構(gòu)組成了自然界中形態(tài)各異的物質(zhì)。因此，物質(zhì)吸收光能量的情況也不盡相同。依據(jù)物質(zhì)特有的吸收光譜曲線上的某些特征波長(zhǎng)處的吸光度，即可判定或測(cè)定該物質(zhì)的含量，從而對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定量和定性的分析。

2??紫外分光光度計(jì)的組成

紫外分光光度計(jì)型號(hào)種類繁多，其基本結(jié)構(gòu)由光學(xué)系統(tǒng)、電光系統(tǒng)、光電系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和輸出打印系統(tǒng)等部分組成。

光學(xué)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向平面鏡、聚光鏡外光路系統(tǒng)、單色器三部分組成。其中，單色器是紫外分光光度計(jì)雜散光的主要來(lái)源，直接影響著整機(jī)的分析誤差;單色器和外光路系統(tǒng)有很多類型。

電光系統(tǒng)由氘燈、鎢燈和相應(yīng)的電源組成，它直接影響著整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

光電系統(tǒng)由硅光電池、光電管、光電倍增管、晶體管陣列組成，作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反映了儀器整機(jī)的靈敏度和適用范圍。

電子系統(tǒng)由A/D變換器、放大器等組成，作用是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，以適于顯示和識(shí)別。放大器是產(chǎn)生儀器噪聲的主要來(lái)源，對(duì)儀器的穩(wěn)定性、靈敏度和分析誤差有較大的影響。

數(shù)據(jù)處理、輸出打印系統(tǒng)負(fù)責(zé)顯示和輸出電信號(hào)，特別是對(duì)軟件部分，決定了紫外分光光度計(jì)的可操作性和質(zhì)量。

3??國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀分為以下8方面：①對(duì)環(huán)境水樣進(jìn)行快速在線監(jiān)測(cè)。利用紫外可見光譜分析法可直接或間接地測(cè)定水中大多數(shù)金屬離子、非金屬離子和有機(jī)污染物的含量，可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境水樣快速在線監(jiān)測(cè)和對(duì)多種水質(zhì)參數(shù)的檢測(cè)。②由于大部分藥物都能在紫外區(qū)產(chǎn)生吸收峰，因此，最大吸收波長(zhǎng)和摩爾吸收系數(shù)可利用紫外分光光度計(jì)檢定物質(zhì)的常用物理參數(shù)。將分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品以相同濃度配制在同一溶劑中，在相同的測(cè)定條件下分別測(cè)定紫外可見吸收光譜，可判定兩者是否為同一物質(zhì)，準(zhǔn)確性高。目前，使用紫外分光光度計(jì)分析檢測(cè)最多的藥品有維生素、解熱藥、降血壓藥、抗生素、去痛藥、腹瀉藥、鎮(zhèn)咳藥、滴眼藥和某些婦科藥等。③通過(guò)使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定某些飲料或發(fā)酵產(chǎn)品，從而使飲料產(chǎn)品的色差符合要求，或確定發(fā)酵的完成程度、定性分析食品中的成分，以便排除食品中違禁使用的食品添加劑或水產(chǎn)品中的有害物質(zhì)，從而對(duì)食品或某些水產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制。④因氨基酸對(duì)紫外光的主要吸收波長(zhǎng)為230?nm，因此，只需要采用紫外分光光度計(jì)的吸光度測(cè)量模式，即可測(cè)算氨基酸的含量。但在檢測(cè)分析時(shí)，要注意防止氨基酸溶劑帶來(lái)的干擾吸收線問題。⑤由于DNA/蛋白質(zhì)分子內(nèi)的嘌呤堿、嘧啶堿、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽鍵等，及其由它們參與組成的核昔、核苷酸和核酸在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)紫外光具有吸收作用，因此，利用該特性，可以準(zhǔn)確、可靠地測(cè)定乳制品中的蛋白質(zhì)含量。⑥對(duì)農(nóng)藥及其殘留物中的有害物質(zhì)含量進(jìn)行分析。比如農(nóng)作物中的某些農(nóng)藥原體、農(nóng)藥的有毒代謝物、農(nóng)藥的降解物和雜質(zhì)等。⑦由于石油的兩個(gè)特征吸收峰225?nm?和254?nm是測(cè)定煉油廠污水中含油量時(shí)選用的吸收波長(zhǎng)，因此，應(yīng)用紫外分光光度計(jì)對(duì)石油油品進(jìn)行分析，可方便地測(cè)定石油的含量，從而控制石油工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。⑧紫外分光光度計(jì)分析法可方便地測(cè)定飼料的原料、添加劑、混合飼料中的各種維生素、苯甲酸、乙酸酯、胡蘿卜素、氨基酸、鉀、鐵、硒、碘、銅、錳、皮蠅磷、磺胺類藥物、灰黃霉素、二甲硝咪唑和普魯卡因等的含量。

4??紫外分光光度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

紫外分光光度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)分為以下6方面：①單色器、檢測(cè)器、顯示或記錄系統(tǒng)、光源等分光光度計(jì)組件的不斷發(fā)展和完善。特別是全息光柵技術(shù)的飛速發(fā)展，使成本不斷降低，正在迅速取代機(jī)刻光柵。紫外分光光度計(jì)的顯示設(shè)備已普遍配置了液晶顯示屏等顯示設(shè)備，比如美國(guó)珀金埃爾默公司生產(chǎn)的555型分光光度計(jì)。②新型紫外分光光度計(jì)配備了種類豐富的附件產(chǎn)品，比如積分球、試管架、蠕動(dòng)泵進(jìn)樣、微量樣品池架、特定樣品池架、恒溫池架、光纖探測(cè)裝置和鏡面反射附件等。③計(jì)算機(jī)控制技術(shù)正在不斷被應(yīng)用到紫外分光光度計(jì)中，比如日本日立公司生產(chǎn)的340型紫外分光光度計(jì)，大大改善了儀器的性能，提高了自動(dòng)化程度。④新型紫外分光光度計(jì)的性能在不斷提高。比如，我國(guó)北京瑞利公司生產(chǎn)的UV-2200型紫外分光光度計(jì)，其雜散光可達(dá)到到1/100?000，光譜帶寬由0.1?nm到5?nm分6檔可變，具有最小0.1?nm的光譜分辨率。⑤紫外分光光度計(jì)的功能逐步增多，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。比如，島津公司的UV-1240紫外分光光度計(jì)既具有常規(guī)光度檢測(cè)功能，又可以作為生物酶和水質(zhì)分析的專用儀器。⑥紫外分光光度計(jì)不斷向著小型化、便攜化、分析高速化的方向發(fā)展。比如，美國(guó)海洋光學(xué)公司2001年推出的USB2000型微型光度計(jì)，其質(zhì)量只有200?g，可與PC機(jī)通過(guò)USB接口連接，采用2?048位元的CCD檢測(cè)器，最快積分時(shí)間只有3?ms。

5??結(jié)束語(yǔ)

隨著相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，紫外分光光度計(jì)儀器分析技術(shù)正迅速向著快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)、靈敏和適應(yīng)強(qiáng)等方向迅速發(fā)展。儀器科研工作者要熟練掌握各種常規(guī)分析儀器的性能和操作方法，確保順利開展祥光科研工作。

參考文獻(xiàn)

[1]朱良漪.分析儀器手冊(cè)[M].北京：工業(yè)出版社，1997.

[2]倪一，黃梅珍，袁波，等.紫外分光光度計(jì)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代科學(xué)儀器，2004（3）：3-7.

〔編輯：張思楠〕