光电倍增管和紫外可见分光光度分析基础知识总结

第四章紫外－可见吸收光谱法

1．光电管

光电管由一个半圆筒形阴极和一个金属丝阳极组成（图4－7）。阴极的弧形表面上涂有一层光敏材料，当光照射于光敏材料时，阴极就发射电子。给两电极上加一电压，电子便流向阳极，形成光电流。常用的光电管有蓝敏和红敏两种。蓝敏光电管为铯锑阴极，适用波长范围为220～625nm；红敏光电管为银和氧化铯阴极，适用波长范围为600～2000nm 。紫外可见分光光度计同时配有红敏和蓝敏光电管。

图4－7 光电管

图4－8 光电倍增管工作原理图

2．光电倍增管

光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。它由密封在真空管壳内的一

个光阴极、多个倍增极（打拿极）和一个阳极组成。工作时，相邻电极间均存在

一定电压，当光照射到光阴极上时，光阴极会释放出一定数目的光电子，这些光

电子在电场加速下打在第一倍增极上，每个光电子会从该倍增极上发射2～5个

次级电子，这些次级电子再被电场加速打在第二个倍增极上，又会发射更多的电

子。这一过程在光电倍增管中雪崩式地进行。最后被阳极收集，产生一个较强的

电流。图4－8是光电倍增管的工作原理图。

一只光电倍增管对光电流的放大倍数主要取决于电极间的电压。在工作电压范围内，电压愈高，放大倍数愈大。通常两极间的电压为75～100V，九个倍增极的光电倍增管的总放大倍数为106～107。

光电倍增管被强光照射时容易损坏，即使是瞬间的强光照射也会使管子性能产生不可逆的变化。因此，必须将它装于暗盒之中。光电倍增管的暗电流是仪器噪音的主要来源。

对检测器的要求是：在测定的光谱范围内具有高的灵敏度；辐射能量的响应时间短，线性关系好；对不同波长的辐射响应均相同，且可靠；噪音水平低，稳定性好。

（五）信号指示系统

它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。很多型号的分光光度计配有微机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。

二、紫外可见分光光度计的类型

紫外可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计和双波长分光光度计。

（一）单光束分光光度计

单光束分光光度计是最简单的分光光度计，它的构造原理如图4－9所示。由光源发出的复合光经单色器分光后获得单色光，此单色光通过吸收池后照射在光电检测器上转变为电信号，再经放大后在显示装置上以吸光度或透射比的形式显示出来。这种简易型分光光度计结构简单，操作方便，维修容易，适于常规分析。国产751型、752型、721型、722型、724型、英国SP－500型属此类。

图4－9单光束分光光度计

紫外可见分光光度分析基础知识总结

绝大多数的物质都有其本身的特征光谱，利用物质的特征光谱对光的吸收来测量物质的含量可称为比色分析和分光光度分析。承担这些分析的仪器有光电比色计、紫外可见分光光度计、红外分光光度计及原子吸收分光光度计。液相色谱仪中的紫外检测器实际上就是一种特殊的紫外分光光度计，其工作原理与紫外分光光度计完全相同。 1 紫外分光光度分析的特点

1.1灵敏度高，最小检测浓度约10－5～10 －6mol/L 相当于1ppm

1.2准确度高，相对误差约2％～3％

1.3操作简便、分析速度快，一个分析结果约需几分钟

1.4应用广泛，有机物和无机物均可分析

1.5缺点：对复杂有机物的分析能力弱

2光的特性

光是一种电磁辐射，具有波和粒子的双象性，光的最小单位是光子，光子具有一定的能量（E ），它和光波频率（γ）和波长（λ）的关系为： 式中： E －能量，ev(电子伏特)

h －普朗克常数，6.626×10-34J*S(焦耳*秒） C －光速，30千米/秒

γ－频率，单位Hz （赫兹）

λ－波长，单位nm （纳米 10－9米）

3光的特性

λ

γC

h h E ==

紫外分光光度计（检测器）怎样分析样品

定性分析－－利用物质不同的特征波长

定量分析－－物质对特征光的吸光度

光的吸收定律 朗伯定律（Lambert)

当一束平行的单色光通过液层厚度为L 的均匀非散射 溶液后， 由于溶液吸收了一部分光能， 光的强度就要减 弱。

这个透过溶液射出的光It 与射入溶液的光Io 的比值我 们称之为透过率T 或透光度，它是一个无量纲的数，常用 百分数来表示：

这个T 还不能代表溶液对光的吸收度，溶液对光的 吸收度为：

Io

It

T

当有色溶液厚度和入射光强度一定时，光吸收的程度

与溶液的浓度成正比：A＝Kc

朗伯－比耳定律：

如果溶液浓度和液层厚度都发生变化，则上述2个定律可合并为朗伯－比耳定律：A＝KcL

式中：A－吸光度；K－比例常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度有关；c－物质的浓度；L－液层

的厚度。

朗伯－比耳定律，即光的吸收定律，它不仅适用于紫外光，也适用于可见光、红外光，不仅适用于非散射的液

体，也适用于固体和气体。

T

It

Io

T

A

1

log

log

log=

=

-

=