分光光度計は、多くの化学や生物学の研究室で使用される重要な分析機器です。. この多用途ツールは光と物質の間の相互作用を測定します, サンプルに関する貴重な定量的情報を提供する. しかし、分光光度計は正確に何をするのでしょうか? どのように機能するのか? そしてそれは何に使えますか? このガイドでは、分光測光法の背後にある重要な原理と、これらのデバイスを適切に使用する方法について説明します。.
分光光度計とは?
分光光度計は、サンプルを通過する光の透過または吸収を測定するように設計された光学機器です。. さまざまな波長範囲で化学溶液によってどの程度の光が吸収されるかを測定できます。.
基本的な分光光度計の主要なコンポーネントは次のとおりです。:
- 光源: サンプルに照射する光線を生成します。. 一般的な発生源にはタングステンハロゲンが含まれます, 重水素, キセノンランプ, LEDと.
- モノクロメーター: 多色光をさまざまな波長に分離するプリズムまたは回折格子が含まれています.
- 波長セレクター: 光をフィルタリングして狭い帯域の波長のみを透過します.
- サンプルコンパートメント: サンプル液体が入ったキュベットを収納します.
- 検出器: サンプルを通過する光の強度を測定します. フォトダイオード, 光電子増倍管, フォトレジスタは典型的な検出器です.
- 画面: 吸収データを表示します, 多くの場合、透過率または吸光度単位で表されます。.
分光光度計により、光との相互作用に基づいてサンプルの定量分析が可能になります. 彼らは物質を識別できる, 濃度を決定する, サンプルの特性を評価します.
分光光度計は何を測定しますか?
分光光度計は 2 つの主な測定を提供します:
透過率
これはサンプルを通過する光の量です, パーセンテージで表す. サンプルが透過した場合 80% 光の, の透過率を持っています 80%. 透過率は波長に依存します.
透過率が高いほど、より多くの光が通過します. 透明な溶液は透過率が高い傾向にあります. 不透明な吸収サンプルは光の透過が少なく、透過率が低くなります。.
吸光度
吸光度は、サンプルがどれだけの光を吸収するかを測定します。. 次の式を使用した透過率に基づいています。:
A = -log T
ここで、A は吸光度、T は透過率です。. 吸光度には単位がありません. 光を強く吸収する液体は吸光度が高くなります。. 吸収が弱いサンプルでは、吸光度の測定値が低くなります.
波長の違いによる透過率と吸光度の変化を測定する, 分光光度計はサンプルの吸収スペクトルを生成します. このスペクトルは、分析対象物を識別するための分子指紋のように機能します。.
分光光度計の仕組み?
分光光度計は、異なる物質がさまざまな波長で異なる光の吸収と透過を行うという原理に基づいて動作します。. 測定プロセスの概要は次のとおりです:
1. 光を生成する
光源は広いスペクトルの光を放射します. 一般的な光源には、可視光および近赤外光用の白熱灯、または紫外波長用の重水素アークランプが含まれます。.
2. 波長の選択
モノクロメーターは通過する波長の狭い帯域を選択します。. 一般的なモノクロメーターには、光を分散させるためのプリズムまたは回折格子が付いています。.
3. サンプルに光を通す
単色光のビームは、透明な石英キュベットに入ったサンプルを透過します。. 一部のエネルギーはサンプルに吸収されます.
4. 透過光の検出
光検出器はサンプルを通過する光の量を測定します. フォトダイオードと光電子増倍管が代表的な検出器です.
5. 吸光度を測定する
透過光強度と入射光強度の比により、透過率が求められます。. これを吸光度に換算して表示します。.
6. スキャン波長
ステップ 2-5 一定範囲の波長にわたって自動的に繰り返され、吸収スペクトルが生成されます。.
さまざまな波長での吸光度を測定することにより, 構成, 集中, サンプルの特性を決定することができます.
分光測光法は何に使用されますか?
分光測光法は多くの分野で使用される重要な分析技術となっています:
- 化学: 化合物の同定, 分析物の定量化, 反応の評価
- 生化学: タンパク質, 酵素, DNA アッセイと分析
- 微生物学: 細胞密度の測定, 成長研究
- 業界: 品質管理, 製造プロセスの監視
- 薬: 臨床化学, 診断テスト
分光光度計の一般的な用途には次のものがあります。:
- ビールの法則を利用した溶液濃度の測定
- 医薬品の純度評価
- 食べ物や飲み物の分析
- 産業プロセスの監視
- 化学反応速度の決定
- DNAとタンパク質の定量化
- 病原体と毒素の特定
- 臨床診断検査
分光測光法により高速な測定が可能, 手頃な価格, さまざまな分野にわたるサンプルの高感度な定量分析.
分光光度計の使い方
正確な結果を得るには、分光光度計を適切に使用することが不可欠です. 分光光度計を使用するための重要なガイドラインをいくつか示します。:
サンプルの準備
- サンプルが完全に溶解し、均一な溶液であることを確認してください。. 濾過または遠心分離して微粒子を除去します.
- 石英キュベットを使用する, 指定された光路長に一致. 丁寧に掃除して丁寧に扱ってください.
- 参照用に溶媒のみを含むブランクを準備します。. ブランクを使用してゼロまたはベースラインを修正します.
波長の選択
- サンプルが検出用の光を吸収する波長を選択します. 範囲全体をスキャンして最大吸収ピークを特定します.
- 測定のためにサンプルが吸収されない領域を避ける. これは光エネルギーを無駄にします.
手順に従ってください
- すべての機器の指示を読んで従ってください. 分光光度計にはさまざまなメーカーがあります, モデル, ソフトウェア, とアクセサリー.
- 再現可能な結果を得るために詳細な標準操作手順を開発および検証する.
データを分析する
- 参照標準を使用して適切な校正を確実に行う. 必要に応じて検量線を作成します.
- 複数の測定値を平均して精度を高める. 統計分析を使用して精度を決定する.
- 溶媒またはキュベットからのバックグラウンド干渉を修正します.
トレーニングと経験を積んで, 研究者は分光光度計を最大限に活用して、信頼性の高い定量的サンプル分析を行うことができます。.
分光光度計の種類
研究室ではいくつかの異なるタイプの分光光度計が使用されています:
紫外可視分光光度計
- 紫外および可視範囲の光吸収を測定 (～200～800nm)
- タングステンハロゲンランプを使用してください, 重水素ランプ, または光源としてのLED
- 遷移金属錯体の分析, 生体サンプル, そして目に見える染料
赤外分光光度計
- 赤外波長領域で動作 (～750nm – 300 μm)
- ネルンスト グローワーなどの赤外線放射源を利用する
- 官能基の同定と化合物の構造解析
原子吸光分光光度計
- 蒸発元素による光の吸収を測定
- 火炎またはグラファイト炉アトマイザーが必要です
- サンプル中の金属と半金属の測定
蛍光分光光度計
- サンプルから発せられる蛍光の強度を測定します
- キセノンランプまたはLEDを使用して励起光を提供します
- 自然蛍光または誘導蛍光でサンプルを分析
ラマン分光光度計
- レーザー励起によるラマン散乱光を検出
- 分子の振動モードと回転モードを提供する
- サンプルの識別と分析物の定量化
適切な分光光度計の選択は、対象の波長領域と測定するサンプルの種類によって決まります。.
結論
分光光度計はさまざまな分野で欠かせない分析機器となっています. サンプルとの光の相互作用を定量化することにより, 貴重な組成および特性データを迅速かつ高感度に提供します。.
分光光度計が何を測定するのかを理解する, 彼らはどのように働くのか, 適切な使用テクニックにより、研究者はその可能性を最大限に活用できます。. 検出器技術の継続的な進歩により, 光源, そしてデータ分析, 分光光度計は今後も科学的発見を推進し続けます.
