分光光度計是許多化學和生物學實驗室中發現的重要分析儀器. 這種多功能工具測量了光與物質之間的相互作用, 提供有關樣品的有價值的定量信息. 但是分光光度計到底做什麼? 它如何工作? 你可以用它? 本指南將解釋分光光度計的關鍵原理以及如何正確使用這些設備.
什麼是分光光度計?
分光光度計是一種光學儀器，旨在測量通過樣品的光的傳播或吸收. 它可以確定在不同波長范圍內化學溶液吸收多少光.
基本分光光度計的關鍵組成部分是:
- 光源: 生成應用於樣品的光束. 常見來源包括鎢鹵代, 氘, 氙氣燈, 和LED.
- 單色: 包含棱鏡或衍射光柵，將多色光分離為不同的波長.
- 波長選擇器: 過濾光只傳輸狹窄的波長帶.
- 樣品室: 容納包含樣品液體的比色杯.
- 偵測器: 測量通過樣品的光強度. 光電二極體, 光電倍增管, 光倍力是典型的探測器.
- 展示: 顯示吸收數據, 通常以透射百分比或吸光度單位.
分光光度計可以根據樣品與光的相互作用進行定量分析. 他們可以識別物質, 確定濃度, 並評估樣品特性.
分光光度計測量什麼?
分光光度計提供了兩個主要測量值:
透過率
這是通過樣品的光量, 以百分比表示. 如果樣本傳輸 80% 光, 它具有透射率 80%. 透射率取決於波長.
更高的透射意味著更多的光線通過. 透明溶液往往具有較高的透射率. 不透明的吸收樣品傳輸較少的光，並具有較低的傳播.
吸光度
吸光度測量樣品吸收了多少光. 它基於使用等式的傳輸:
a = -log t
其中一個是吸收性的，t是傳播的. 吸光度沒有單位. 吸收光的液體具有很高的吸光度值. 弱吸收樣品的吸光度讀數低.
通過測量透射率和吸光度如何隨不同波長而變化, 分光光度計可為樣品產生吸收光譜. 該頻譜的作用像是分子指紋識別分析物.
分光光度計如何運作?
分光光度計的運作基於以下原理，即不同物質在各種波長下吸收和傳輸光不同. 這是測量過程的概述:
1. 產生光
光源發出寬光譜的光. 常見的光源包括可見的和近紅外光或氘弧燈的紫外線燈的紫外線燈.
2. 選擇波長
單色器選擇一個狹窄的波長帶. 常見的單色器具有棱鏡或衍射光柵以分散光.
3. 通過樣品傳遞光
單色光束通過包含在透明石英比色杯中的樣品傳輸. 樣品吸收了一些能量.
4. 檢測傳輸光
光電探測器測量了多少光通過樣品. 光電二極管和光電倍增管是典型的探測器.
5. 測量吸光度
傳輸與入射光強度的比率給出了傳輸百分比. 這被轉換為吸光度值並顯示.
6. 掃描波長
步驟 2-5 自動在一系列波長中自動重複以產生吸收光譜.
通過測量不同波長的吸光度, 組成, 專注, 可以確定樣品的特性.
什麼是用於分光光度法用於?
分光光度法已成為許多領域中使用的必不可少的分析技術:
- 化學: 識別化合物, 量化分析物, 評估反應
- 生物化學: 蛋白質, 酶, 和DNA分析和分析
- 微生物學: 細胞密度測量, 增長研究
- 行業: 質量控制, 製造過程監控
- 藥物: 臨床化學, 診斷測試
分光光度計的一些常見應用包括:
- 使用啤酒定律測量溶液濃度
- 評估藥品的純度
- 分析食物和飲料
- 監視工業過程
- 確定化學動力學
- 量化DNA和蛋白質
- 識別病原體和毒素
- 臨床診斷測試
分光光度法提供了快速, 負擔得起, 以及對各個領域樣本的敏感定量分析.
如何使用分光光度計
正確使用分光光度計對於準確的結果至關重要. 以下是使用分光光度計計量計的一些關鍵準則:
準備樣品
- 確保樣品完全溶解並均勻溶液. 過濾或離心以去除任何顆粒.
- 使用石英比色杯, 與指定的光路長度匹配. 徹底清潔並仔細處理.
- 準備一個僅包含溶劑的空白以供參考. 使用空白零或基線正確.
選擇波長
- 選擇樣品吸收光以進行檢測的波長. 掃描範圍以識別最大吸收峰.
- 避免樣品未吸收測量的區域. 這浪費了輕能.
遵循程序
- 閱讀並遵循所有儀器說明. 分光光度計具有不同的製造, 型號, 軟體, 和配件.
- 開發和驗證詳細的標準操作程序以取得可重複的結果.
分析數據
- 使用參考標準確保正確校準. 如果需要，創建校準曲線.
- 精確度的平均多次測量. 使用統計分析來確定精度.
- 糾正來自溶劑或比色杯的任何背景干擾.
通過培訓和經驗, 研究人員可以完全利用分光光度計來進行可靠的定量樣本分析.
分光光度計的類型
實驗室中有幾種不同類型的分光光度計計:
紫外可見分光光度計
- 測量紫外線和可見範圍的光吸收 (〜200-800 nm)
- 使用鎢燈燈, 氘燈, 或LED作為光源
- 分析過渡金屬複合物, 生物樣品, 和可見染料
紅外分光光度計
- 在紅外波長區域運行 (〜750 nm – 300 微米)
- 利用紅外發射來源，例如北部的光澤
- 識別功能組並分析化合物的結構
原子吸收分光光度計
- 通過汽化元素測量光吸收
- 需要火焰或石墨爐霧化器
- 確定樣品中的金屬和金屬
熒光分光光度計
- 測量樣品發射熒光燈的強度
- 使用氙氣或LED提供激發燈
- 用天然或誘導的熒光分析樣品
拉曼分光光度計
- 檢測來自激光激發的拉曼散射光
- 提供分子的振動和旋轉模式
- 識別樣品並量化分析物
選擇右分光光度計取決於您感興趣的波長區域以及要測量的樣品類型.
結論
分光光度計已經成為許多領域的必不可少的分析儀器. 通過量化與樣品的光相互作用, 他們迅速而敏感地提供寶貴的組成和屬性數據.
了解哪種分光光度計測量儀, 他們如何工作, 適當的用法技術使研究人員能夠發揮其全部潛力. 隨著探測器技術的持續進展, 光源, 和數據分析, 分光光度計將繼續將科學發現推向未來.
