学术干货|一文读懂紫外可见近红外分光光度计

2023-12-13 20:34:25 奥谱天成(厦门)光电有限公司


紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR),其扫描波段覆盖紫外光、可见光、近红外光区域,利用物质分子对紫外光、可见光、近红外光的吸收特性来进行定量、定性分析,在科研实验室以及工业领域是常见仪器之一。

电磁波的区分

一、吸收光谱产生的原理

紫外可见吸收光谱是由于分子(或离子)吸收紫外或者可见光(通常200-800 nm)后发生价电子的跃迁所引起的。由于电子间能级跃迁的同时总是伴随着振动和转动能级间的跃迁,因此紫外可见光谱呈现宽谱带。

(1)有机化合物电子跃迁

在有机化合物分子中有形成单键的σ电子、形成不饱和键的π电子以及未成键的孤对n电子。当分子吸收紫外或者可见光辐射后,这些外层电子就会从基态(成键轨道)向激发态(反键轨道)跃迁,主要的跃迁方式有四种,所需能量大小顺序为:σ→σ* >n→σ*>π→π*>n→π*。

电子能级及电子跃迁示意图

①σ-σ*:吸收能量较高,一般发生在真空紫外区。饱和烃中的C-C属于这种跃迁类型。如乙烷C-C键σ→σ*跃迁,λmax为135nm;②n-σ*:含有O、N、S等杂原子集团,如-NH2、-OH可产生此跃迁,摩尔吸光系数较小;③π-π*:有π电子的集团,如C=C、C=O、C≡C,一般位于近紫外区,约200nm、吸收强度很强;④n-π*:含有杂原子的不饱和基团:如C=O,C=S,-N=N-等基团会发生n→π*。发生这种跃迁能量较小,吸收发生在近紫外或者可见光区。特点是强度弱,摩尔吸光系数小,产生的吸收带也叫R带。

(2)无机化合物电子跃迁

①电荷转移跃迁:与某些有机物相似,不少无机化合物会在电磁辐射的照射下,发生电荷转移跃迁,产生电荷转移吸收光谱。辐射下,分子中原定域在金属M轨道上的电荷转移到配位体L的轨道,或按相反方向转移。

②配位场跃迁:元素周期表中第4和第5周期过渡元素分别含有3d和4d轨道,镧系和锕系元素分别有4f和5f轨道。这些轨道能量通常是简并(相等)的,但是在络合物中,由于配体的影响分裂成了几组能量不等的轨道。若轨道是未充满的,当吸收光后,电子会发生跃迁,分别称为d-d跃迁和f-f跃迁。

二、定性定量分析

(1)定性分析

由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构,其吸收光能量的情况也就不会相同,因此,每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线。

(2)定量分析

朗伯比尔定律:

一束单色光,照射于一吸收介质表面,在通过一定厚度的介质后,由于介质吸收了一部分光能,透射光的强度就要减弱。吸收介质的浓度愈大、介质的厚度愈大,则光强度的减弱愈显著,其关系为:

三、仪器组成

紫外-可见-近红外分光光度计主要由光源、样品池、单色器、检测器等组成。光源产生紫外光、可见光、近红外光,透过样品池中的样品,样品吸收后的剩余光经过单色器色散,被检测器接收,从而对样品进行定性、定量分析,并对样品的纯度、结构进行鉴定。具有灵敏度高、分辨率高、测量范围广、测量速度快、分析精度高、样品用量少、无损检测等优点。

紫外-可见-近红外分光光度计基本结构示意图

四、应用领域

根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,紫外-可见-近红外分光光度计可以对物质的成分、纯度、分子结构以及各组分含量等参数进行分析,能够应用在生物学、化学、材料学、光学、物理学等多种学科中,可以广泛应用于电子、通讯、石油、化工、冶金、医药、食品、农业、地质、环境保护等领域。

五、产品推荐

紫外-可见-近红外双光束分光光度计UV3600

主要技术参数

型号

UV3600

UV3600-TP

波长范围

175~3600nm(185nm以下需氮气吹扫)

光学系统

双光束

样品池通道数

6通道,自动切换

光谱带宽

紫外可见区域:0.01~5nm,0.01nm间隔自动调节

近红外区域:0.04~20nm,0.01nm间隔自动调节

波长准确度

紫外、可见区:±0.08nm;近红外区:±0.4nm

波长重复性

紫外、可见区:±0.08nm以内;近红外区:±0.32nm以内

透射比准确度

±0.3%(0-100%);±0.002%(0~0.5A);±0.003%(0.5A~1A)

透射比重复性

±0.15%(0-100%);±0.001%(0~0.5A);±0.0015%(0.5A~1A)

杂散光

0.00008%T 以下 (220nm,NaCl 10g/L溶液)

0.00005%T 以下 (340nm,NaNO2)

0.0005%T 以下 (1420nm,水)

0.005%T 以下 (2365nm,氯仿)

稳定性

小于0.0002Abs/h (电源启动2小时后,500nm)

测光方式

吸光度(Abs),透射率(%),反射率,能量(E)

波长调节

自动扫描

基线平直度

±0.004Abs(185-200nm);±0.001Abs(200-3000nm)

±0.005Abs(3000-3300nm)

光度范围

8 Abs

检测器

PMT、InGaAs、PbS

检测光源

50W卤素灯和氘灯(插座型)

显示器

10.1寸电容触摸屏

内置存储空间

32GB存储,可存100万张谱图

对外接口

USB2.0

USB2.0、LAN、WIFI

供电电源及功耗

AC110~240V,100W

体积

68.5 × 38.5 × 22.5 cm3

重量

26 Kg

28 Kg


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