紫外分光光度计的发展趋势探析

潘晓静

摘  要：紫外分光光度计是一类很重要的分析仪器，因此，介绍了其基本原理和组成，论述了紫外分光光度计当前在国内外的主要应用领域，并对紫外分光光度计的发展趋势进行了分析。

关键词：光度计;分析仪器;光吸收率;透明介质

中图分类号：TH744.1            文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.019

1  紫外分光光度计的原理

紫外分光光度计仪器分析法广泛应用于工农业各部门和科学研究的各个领域中，它是利用物质分子吸收紫外可见光谱区辐射的一种仪器分析方法。其基本原理是依据朗伯·比尔定律，即光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关，光的吸收与吸收层厚度、溶液浓度、光吸收率成正比，可用下式表示：

A=k×b×c.                （1）

式（1）中：A为吸光度;k为摩尔吸光系数;b为光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度;c为溶液浓度。

当物质分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后，会发生电子能级跃迁，从而产生吸收光谱。各种不同的分子、原子和不同分子空间结构组成了自然界中形态各异的物质。因此，物质吸收光能量的情况也不尽相同。依据物质特有的吸收光谱曲线上的某些特征波长处的吸光度，即可判定或测定该物质的含量，从而对物质进行定量和定性的分析。

2  紫外分光光度计的组成

紫外分光光度计型号种类繁多，其基本结构由光学系统、电光系统、光电系统、电子系统、数据处理和输出打印系统等部分组成。

光学系统由转向平面镜、聚光镜外光路系统、单色器三部分组成。其中，单色器是紫外分光光度计杂散光的主要来源，直接影响着整机的分析误差;单色器和外光路系统有很多类型。

电光系统由氘灯、钨灯和相应的电源组成，它直接影响着整机运行的稳定性。

光电系统由硅光电池、光电管、光电倍增管、晶体管阵列组成，作用是将光信号转换为电信号，反映了仪器整机的灵敏度和适用范围。

电子系统由A/D变换器、放大器等组成，作用是对电信号进行相应的处理，以适于显示和识别。放大器是产生仪器噪声的主要来源，对仪器的稳定性、灵敏度和分析误差有较大的影响。

数据处理、输出打印系统负责显示和输出电信号，特别是对软件部分，决定了紫外分光光度计的可操作性和质量。

3  国内外的应用现状

国内外的应用现状分为以下8方面：①对环境水样进行快速在线监测。利用紫外可见光谱分析法可直接或间接地测定水中大多数金属离子、非金属离子和有机污染物的含量，可实现对环境水样快速在线监测和对多种水质参数的检测。②由于大部分药物都能在紫外区产生吸收峰，因此，最大吸收波长和摩尔吸收系数可利用紫外分光光度计检定物质的常用物理参数。将分析样品和标准样品以相同浓度配制在同一溶剂中，在相同的测定条件下分别测定紫外可见吸收光谱，可判定两者是否为同一物质，准确性高。目前，使用紫外分光光度计分析检测最多的药品有维生素、解热药、降血压药、抗生素、去痛药、腹泻药、镇咳药、滴眼药和某些妇科药等。③通过使用紫外分光光度计测定某些饮料或发酵产品，从而使饮料产品的色差符合要求，或确定发酵的完成程度、定性分析食品中的成分，以便排除食品中违禁使用的食品添加剂或水产品中的有害物质，从而对食品或某些水产品进行质量控制。④因氨基酸对紫外光的主要吸收波长为230 nm，因此，只需要采用紫外分光光度计的吸光度测量模式，即可测算氨基酸的含量。但在检测分析时，要注意防止氨基酸溶剂带来的干扰吸收线问题。⑤由于DNA/蛋白质分子内的嘌呤碱、嘧啶碱、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和肽键等，及其由它们参与组成的核昔、核苷酸和核酸在一定波长范围内对紫外光具有吸收作用，因此，利用该特性，可以准确、可靠地测定乳制品中的蛋白质含量。⑥对农药及其残留物中的有害物质含量进行分析。比如农作物中的某些农药原体、农药的有毒代谢物、农药的降解物和杂质等。⑦由于石油的两个特征吸收峰225 nm 和254 nm是测定炼油厂污水中含油量时选用的吸收波长，因此，应用紫外分光光度计对石油油品进行分析，可方便地测定石油的含量，从而控制石油工业产品的质量。⑧紫外分光光度计分析法可方便地测定饲料的原料、添加剂、混合饲料中的各种维生素、苯甲酸、乙酸酯、胡萝卜素、氨基酸、钾、铁、硒、碘、铜、锰、皮蝇磷、磺胺类药物、灰黄霉素、二甲硝咪唑和普鲁卡因等的含量。

4  紫外分光光度计的发展趋势

紫外分光光度计的发展趋势分为以下6方面：①单色器、检测器、显示或记录系统、光源等分光光度计组件的不断发展和完善。特别是全息光栅技术的飞速发展，使成本不断降低，正在迅速取代机刻光栅。紫外分光光度计的显示设备已普遍配置了液晶显示屏等显示设备，比如美国珀金埃尔默公司生产的555型分光光度计。②新型紫外分光光度计配备了种类丰富的附件产品，比如积分球、试管架、蠕动泵进样、微量样品池架、特定样品池架、恒温池架、光纤探测装置和镜面反射附件等。③计算机控制技术正在不断被应用到紫外分光光度计中，比如日本日立公司生产的340型紫外分光光度计，大大改善了仪器的性能，提高了自动化程度。④新型紫外分光光度计的性能在不断提高。比如，我国北京瑞利公司生产的UV-2200型紫外分光光度计，其杂散光可达到到1/100 000，光谱带宽由0.1 nm到5 nm分6档可变，具有最小0.1 nm的光谱分辨率。⑤紫外分光光度计的功能逐步增多，实现了一机多用。比如，岛津公司的UV-1240紫外分光光度计既具有常规光度检测功能，又可以作为生物酶和水质分析的专用仪器。⑥紫外分光光度计不断向着小型化、便携化、分析高速化的方向发展。比如，美国海洋光学公司2001年推出的USB2000型微型光度计，其质量只有200 g，可与PC机通过USB接口连接，采用2 048位元的CCD检测器，最快积分时间只有3 ms。

5  结束语

随着相关领域科学技术的不断发展，紫外分光光度计仪器分析技术正迅速向着快速、准确、自动、灵敏和适应强等方向迅速发展。仪器科研工作者要熟练掌握各种常规分析仪器的性能和操作方法，确保顺利开展祥光科研工作。

参考文献

[1]朱良漪.分析仪器手册[M].北京：工业出版社，1997.

[2]倪一，黄梅珍，袁波，等.紫外分光光度计的发展与现状[J].现代科学仪器，2004（3）：3-7.

〔编辑：张思楠〕