2.3　仪器结构与原理

紫外-可见分光光度计的工作原理为：光源产生的连续辐射，经分光器色散后，通过样品池，一部分辐射被待测样品溶液吸收，未被吸收的部分辐射到检测器，光信号被转变成电信号并加以放大，信号数据被显示或记录下来。紫外-可见分光光度计由以下部分组成。

（1）辐射光源　紫外-可见分光光度计对辐射光源的要求是：能发射足够强度的连续辐射，稳定性好，辐射能量随波长无明显变化，使用寿命长。在紫外-可见分光光度计上最常用的有两种光源，即钨灯和氘灯。

钨灯发射可见光区的连续光源，适用的波长范围是320～2500nm。氘灯是紫外区使用最广泛的光源，能在165～375nm间产生连续辐射。

（2）分光器　分光器将光源的连续辐射色散得到所需要的单色光，是分光光度计的核心部件，其性能直接影响光谱带宽，从而影响测定的灵敏度、选择性和工作曲线的线性范围。

分光器的组成包括入射狭缝、反射镜、色散元件、出射狭缝，其中色散元件是分光器的关键部件。常用的色散元件有棱镜和光栅。目前的光度计几乎都用光栅作色散元件。

（3）吸收池　吸收池用于盛放试液，常用的吸收池按制作材料可分为普通玻璃和石英两种。由于普通玻璃易吸收紫外光，所以在紫外区，应使用石英玻璃比色器。可见光区即可以使用普通玻璃比色器又可以使用石英玻璃比色器。

（4）检测器　将光信号转变成电信号，然后通过计算机输出打印而显示的装置即为检测器。常用的检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管等。紫外-可见分光光度计上，广泛使用的是光电倍增管，光电倍增管适用的波长范围是160～700nm，其灵敏度比一般的光电管高2个数量级。多通道光度计使用的是光二极管阵列检测器，该检测器优于传统光谱检测器，一次同时得到整个光谱。

（5）显示或记录器　显示或记录器由检测器将光信号转变为电信号后，通过模拟数字转化器传输到计算机进行处理打印或显示。

目前分光光度计的类型主要分为三种：单波长、双波长和多通道分光光度计。

2.3.1　单波长分光光度计

2.3.1.1　单光束分光光度计

单光束分光光度计结构相对简单，辐射光源经分光器、样品到检测器是一条光路，测量时，光束经分光器分光后先通过参比溶液，再通过被测试样的溶液，测定其光强度。实验前首先在一系列不同波长处，分别测定试液的吸光度，绘制出吸收曲线，以确定被分析物的最大吸收波长。单光束仪器的缺点是测量结果受电源波动的影响较大，适用于在固定波长处的吸光度的定量分析。

2.3.1.2　双光束分光光度计

辐射光源的光经分光器后又被反射镜分解成两路相等的光束，并分别射入参比池和试液池，这就消除了单光束仪器受光源强度变化的影响。在波长扫描时，可以连续地绘出吸收光谱曲线。

2.3.2　双波长分光光度计

将辐射光源发出的光分成两束，分别经过两个分光器，同时得到两个不同波长λ₁和λ₂的单色光。两束单色光交替照射同一溶液，测得的信号为两波长处吸光度之差。当两个波长以1～2nm的间隔同时扫描时，获得信号可视作一阶导数光谱。双波长分光光度计测量的优点是不考虑参比，消除了空白溶液带来的误差，同时减少了光源电压变化产生的误差，灵敏度较高。

2.3.3　多通道分光光度计

多通道分光光度计使用了光二极管阵列检测器（DAD）。由光源发出的辐射聚焦到吸收池上，通过吸收池后到达光栅，经分光后照射到DAD上，由1024个光二极管构成线性阵列（Agilent 8453紫外-可见分光光度计），可在190～1100nm范围内同时记录吸收光谱，分辨率为1nm。DAD仪器的特点是测量简便快速，适用于研究有光谱变化的化学反应过程。一些液相色谱和毛细管电泳等也常用DAD作为其检测器。