紫外-可見-近紅外分光光度計(UV-Vis-NIR),其掃描波段覆蓋紫外光、可見光、近紅外光區域,利用物質分子對紫外光、可見光、近紅外光的吸收特性來進行定量、定性分析,在科研實驗室以及工業領域是常見儀器之一。
電磁波的區分
一、吸收光譜產生的原理
紫外可見吸收光譜是由于分子(或離子)吸收紫外或者可見光(通常200-800 nm)后發生價電子的躍遷所引起的。由于電子間能級躍遷的同時總是伴隨著振動和轉動能級間的躍遷,因此紫外可見光譜呈現寬譜帶。
(1)有機化合物電子躍遷
在有機化合物分子中有形成單鍵的σ電子、形成不飽和鍵的π電子以及未成鍵的孤對n電子。當分子吸收紫外或者可見光輻射后,這些外層電子就會從基態(成鍵軌道)向激發態(反鍵軌道)躍遷,主要的躍遷方式有四種,所需能量大小順序為:σ→σ* >n→σ*>π→π*>n→π*。
電子能級及電子躍遷示意圖
①σ-σ*:吸收能量較高,一般發生在真空紫外區。飽和烴中的C-C屬于這種躍遷類型。如乙烷C-C鍵σ→σ*躍遷,λmax為135nm;
②n-σ*:含有O、N、S等雜原子集團,如-NH2、-OH可產生此躍遷,摩爾吸光系數較??;
③π-π*:有π電子的集團,如C=C、C=O、C≡C,一般位于近紫外區,約200nm、吸收強度很強;
④n-π*:含有雜原子的不飽和基團:如C=O,C=S,-N=N-等基團會發生n→π*。發生這種躍遷能量較小,吸收發生在近紫外或者可見光區。特點是強度弱,摩爾吸光系數小,產生的吸收帶也叫R帶。
(2)無機化合物電子躍遷
①電荷轉移躍遷:
與某些有機物相似,不少無機化合物會在電磁輻射的照射下,發生電荷轉移躍遷,產生電荷轉移吸收光譜。輻射下,分子中原定域在金屬M軌道上的電荷轉移到配位體L的軌道,或按相反方向轉移
②配位場躍遷:
元素周期表中第4和第5周期過渡元素分別含有3d和4d軌道,鑭系和錒系元素分別有4f和5f軌道。這些軌道能量通常是簡并(相等)的,但是在絡合物中,由于配體的影響分裂成了幾組能量不等的軌道。若軌道是未充滿的,當吸收光后,電子會發生躍遷,分別稱為d-d躍遷和f-f躍遷。
二、定性定量分析
(1)定性分析
由于各種物質具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結構,其吸收光能量的情況也就不會相同,因此,每種物質就有其固定的吸收光譜曲線。
(2)定量分析
朗伯比爾定律:
一束單色光,照射于一吸收介質表面,在通過一定厚度的介質后,由于介質吸收了一部分光能,透射光的強度就要減弱。吸收介質的濃度愈大、介質的厚度愈大,則光強度的減弱愈顯著
三、儀器組成
紫外-可見-近紅外分光光度計主要由光源、樣品池、單色器、檢測器等組成。光源產生紫外光、可見光、近紅外光,透過樣品池中的樣品,樣品吸收后的剩余光經過單色器色散,被檢測器接收,從而對樣品進行定性、定量分析,并對樣品的純度、結構進行鑒定。具有靈敏度高、分辨率高、測量范圍廣、測量速度快、分析精度高、樣品用量少、無損檢測等優點。
紫外-可見-近紅外分光光度計基本結構示意圖
四、應用領域
根據新思界產業研究中心發布的《2023-2028年中國紫外-可見-近紅外分光光度計(UV-Vis-NIR)行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,紫外-可見-近紅外分光光度計可以對物質的成分、純度、分子結構以及各組分含量等參數進行分析,能夠應用在生物學、化學、材料學、光學、物理學等多種學科中,可以廣泛應用于電子、通訊、石油、化工、冶金、醫藥、食品、農業、地質、環境保護等領域。
五、產品推薦
紫外-可見-近紅外雙光束分光光度計UV3600
主要技術參數
型號 | UV3600 | UV3600-TP |
波長范圍 | 175~3600nm(185nm以下需氮氣吹掃) | |
光學系統 | 雙光束 | |
樣品池通道數 | 6通道,自動切換 | |
光譜帶寬 | 紫外可見區域:0.01~5nm,0.01nm間隔自動調節近紅外區域:0.04~20nm,0.01nm間隔自動調節 | |
波長準確度 | 紫外、可見區:±0.08nm;近紅外區:±0.4nm | |
波長重復性 | 紫外、可見區:±0.08nm以內;近紅外區:±0.32nm以內 | |
透射比準確度 | ±0.3%(0-100%);±0.002%(0~0.5A);±0.003%(0.5A~1A) | |
透射比重復性 | ±0.15%(0-100%);±0.001%(0~0.5A);±0.0015%(0.5A~1A) | |
雜散光 | 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) | |
穩定性 | 小于0.0002Abs/h (電源啟動2小時后,500nm) | |
測光方式 | 吸光度(Abs),透射率(%),反射率,能量(E) | |
波長調節 | 自動掃描 | |
基線平直度 | ±0.004Abs(185-200nm);±0.001Abs(200-3000nm)±0.005Abs(3000-3300nm) | |
光度范圍 | 8 Abs | |
檢測器 | PMT、InGaAs、PbS | |
檢測光源 | 50W鹵素燈和氘燈(插座型) | |
顯示器 | 無 | 10.1寸電容觸摸屏 |
內置存儲空間 | 無 | 32GB存儲,可存100萬張譜圖 |
對外接口 | USB2.0 | USB2.0、LAN、WIFI |
供電電源及功耗 | AC110~240V,100W | |
體積 | 68.5 × 38.5 × 22.5 cm3 | |
重量 | 26 Kg | 28 Kg |