紫外可見近紅外分光光度計(jì)(UV-Vis-NIR Spectrophotometer)是一種覆蓋波長(zhǎng)范圍廣(通常為190–2500 nm)、功能強(qiáng)大的光學(xué)分析儀器,能夠測(cè)量物質(zhì)在紫外(UV)、可見(Vis)和近紅外(NIR)光區(qū)的吸收、透射或反射特性。憑借其非破壞性、高靈敏度和操作便捷等優(yōu)勢(shì),該儀器已成為化學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域的分析工具。 一、基本原理
該儀器基于朗伯-比爾定律(Lambert-Beer Law):當(dāng)一束單色光穿過(guò)樣品時(shí),其強(qiáng)度衰減程度與樣品中吸光物質(zhì)的濃度及其光程長(zhǎng)度成正比。儀器通過(guò)光源(氘燈用于紫外區(qū)、鎢鹵素?zé)粲糜诳梢?近紅外區(qū))、單色器(光柵或棱鏡)分光、樣品室、檢測(cè)器(如光電倍增管、硅探測(cè)器、InGaAs探測(cè)器)等核心部件,掃描特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光強(qiáng)變化,生成吸收光譜或反射光譜。
不同波段對(duì)應(yīng)不同物理化學(xué)信息:
-紫外-可見區(qū)(190–800 nm):主要用于有機(jī)分子共軛體系、過(guò)渡金屬離子、染料、蛋白質(zhì)、核酸等的定性與定量分析;
-近紅外區(qū)(800–2500 nm):反映C-H、O-H、N-H等化學(xué)鍵的倍頻與合頻振動(dòng),廣泛用于水分、脂肪、蛋白質(zhì)等成分的快速無(wú)損檢測(cè)。
二、主要用途
1.化學(xué)與制藥:測(cè)定藥物純度、濃度、解離常數(shù)(pKa),監(jiān)控反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程;
2.生命科學(xué):定量DNA/RNA(260 nm)、蛋白質(zhì)(280 nm),進(jìn)行酶活性分析;
3.材料科學(xué):測(cè)量薄膜、納米材料、光伏材料的透射率、反射率、帶隙(Tauc plot法)及光學(xué)常數(shù);
4.環(huán)境監(jiān)測(cè):檢測(cè)水中硝酸鹽、苯系物、重金屬絡(luò)合物等污染物;
5.食品與農(nóng)業(yè):利用近紅外技術(shù)快速分析谷物水分、油脂含量、水果糖度等;
6.半導(dǎo)體與光學(xué)鍍膜:評(píng)估光學(xué)薄膜的透過(guò)率曲線、截止波長(zhǎng)及抗反射性能。
三、使用方法
1.開機(jī)預(yù)熱:開啟儀器電源,預(yù)熱光源與檢測(cè)系統(tǒng)(通常15–30分鐘);
2.基線校正:使用空白參比(如純?nèi)軇┗蚩諝猓┻M(jìn)行自動(dòng)基線校準(zhǔn),消除背景干擾;
3.樣品制備:液體樣品裝入石英比色皿(紫外區(qū)需石英,可見區(qū)可用玻璃),固體樣品可采用積分球附件測(cè)反射或漫反射;
4.參數(shù)設(shè)置:選擇波長(zhǎng)范圍、掃描速度、狹縫寬度等;
5.測(cè)量與分析:?jiǎn)?dòng)掃描,軟件實(shí)時(shí)繪制光譜圖,并可進(jìn)行峰識(shí)別、濃度計(jì)算、多組分?jǐn)M合等處理;
紫外可見近紅外分光光度計(jì)以其寬光譜覆蓋、多功能性和高可靠性,構(gòu)建了從分子結(jié)構(gòu)解析到宏觀材料性能表征的橋梁。隨著雙光束設(shè)計(jì)、積分球附件、光纖探頭及智能軟件的普及,其應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展。無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究還是工業(yè)在線質(zhì)控,這款“光學(xué)萬(wàn)能表”都持續(xù)為科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新提供關(guān)鍵支撐。