紫外可見分光光度計的發展

1.紫外可見分光光度計簡介 
1852年，比爾(Beer)參考了布給爾(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所發表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液層厚度相等時，顏色的強度與呈色溶液的濃度成比例，從而奠定了分光光度法的理論基礎，這就是著名的比爾朗伯定律。1854年，杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人將此理論應用于定量分析化學領域，并且設計了第一臺比色計。到1918年，美國國家標準局制成了第一臺紫外可見分光光度計。此后，紫外可見分光光度計經不斷改進，又出現自動記錄、自動打印、數字顯示、微機控制等各種類型的儀器，使光度法的靈敏度和準確度也不斷 提高，其應用范圍也不斷擴大。
2.原理  
分子的紫外可見吸收光譜是由于分子中的某些基團吸收了紫外可見輻射光后，發生了電子能級躍遷而產生的吸收光譜。它是帶狀光譜，反映了分子中某些基團的信息。可以用標準光圖譜再結合其它手段進行定性分析。
根據Lambert-Beer定律：A=εbc，（A為吸光度，ε為摩爾吸光系數，b為液池厚度，c為溶液濃度）可以對溶液進行定量分析。
3.結構 
無論哪一類分光光度計都由下列五部分組成，即光源、單色器、狹縫、樣品池，檢測器系統。
(1)光源
要求能提供所需波長范圍的連續光譜，穩定而有足夠的強度。常用的有白熾燈(鎢比燈、鹵鎢燈等)、氣體放電燈(氫燈、氘燈及氙燈等)、金屬弧燈(各種汞燈)等多種。鎢燈和鹵鎢燈發射320～2000nm連續光譜，最適宜工作范圍為360～1000nm，穩定性好，用作可見光分光光度計的光源。氫燈和氘燈能發射150～4O0nm的紫外光，可用作紫外光區分光光度計的光源。紅外線光源則由納恩斯特(Nernst)棒產生。汞燈發射的不是連續光譜，能量絕大部分集中在253.6nm波長外，一般作波長校正用。
(2)分光系統(單色器)
單色器是指能從混合光波中分解出來所需單一波長光的裝置，由棱鏡或光柵構成。用玻璃制成的棱鏡色散力強，但只能在可見光區工作，石棱鏡工作波長范圍為185～4000nm，在紫外區有較好的分辨率而且也適用于可見光區和近紅外區。棱鏡的特點是波長越短，色散程度越好。所以用棱鏡的分光光度計，其波長刻度在紫外區可達到0．2nm，而在長波段只能達到5腫。有的分光光系統是衍射光柵，即在石英或玻璃的表面上刻劃許多平行線，刻線處不透光，于是通過光的干涉和衍射現象，較長的光波偏折的角度大，較短的光波偏折的角度小，因而形成光譜。
(3)狹縫
狹縫是指由一對隔板在光通路上形成的縫隙，用來調節人射單色光的純度和強度，也直接影響分辨率。狹縫可在0～2mm寬度內調節，由于棱鏡色散力隨波長不同而變化，較先進的分光光度計的狹縫寬度可隨波長一起調節。
(4)比色杯
比色杯也叫樣品池或比色皿，用來盛溶液，各個杯子壁厚度等規格應盡可能完全相等，否則將產生測定誤差。玻璃比色杯只適用于可見光區，在紫外區測定時要用石英比色杯。
(5)檢測器系統
有許多金屬能在光的照射下產生電流，光愈強電流愈大，此即光電效應。因光照射而產生的電流叫做光電流。受光器有兩種，一是光電池，二是光電管。光電池的組成種類繁多，最常用的是硒光電池。當連續照射一段時間會產生疲勞現象而使光電流下降，要在暗中放置一些時候才能恢復。因此使用時不宜長期照射，以防止光電池因疲勞而產生誤差。光電管裝有一個陰極和一個陽極，陰極是用對光敏感的金屬(多為堿土金屬的氧化物)做成。光愈強，電子放出愈多，電子是帶負電的，被吸引到陽極上而產生電流。光電管產生電流很小，需要放大。分光光度計中常用電子倍增光電管，在光照射下所產生的電流比其他光電管要大得多，這就提高了測定的靈敏度。檢測器產生的光電流以某種方式轉變成模擬的或數字的結果，模擬輸出裝置包括電流表、電壓表、記錄器、示波器及與計算機聯用等，數字輸出則通過模擬/數字轉換裝置如數字式電壓表等。
4.特點
紫外可見分光光度法對于分析人員來說，可以說是最常用和有效的工具之一。幾乎每一個分析實驗室都離不開紫外可見分光光度計。分光光度法具有以下主要特點。
4.1 靈敏度高
由于新的顯色劑的大量合成，并在應用研究方面取得了可喜的進展，使得對元素測定的靈敏度有所推進．特別是有關多元絡合物和各種表面活性劑的應用研究，使許多元素的摩爾吸光系數由原來的幾萬提高到數十萬。
4.2 選擇性好
目前已有些元素只要利用控制適當的顯色條件就可直接進行光度法測定，如鈷、鈾、鎳、銅、銀、鐵等元素的測定，已有比較滿意的方法了。
4.3 準確度高
對于一般的分光光度法，其濃度測量的相對誤差在1～3％ 范圍內，如采用示差分光光度法進行測量，則誤差可減少到0.x％。
4.4 適用濃度范圍廣
可從常量(1％～50％)(尤其使用示差法)到痕量(1O-8～1O-6％)(經預富集后)。
4.5 分析成本低、操作簡便、快速、應用廣泛
由于各種各樣的無機物和有機物在紫外可見區都有吸收，因此均可借此法加以測定。到目前為止，幾乎化學元素周期表上的所有元素除少數放射性元素和惰性元素之外)均可采用此法。在國際上發表的有關分析的論文總數中，光度法約占28％，我國約占所發表論文總數的33％。