紫外分光光度計(jì)是實(shí)驗(yàn)室普及率很高的一種光譜儀器,由于靈敏度高、選擇性好、準(zhǔn)確度高、適用濃度范圍廣,而且分析成本低、操作簡(jiǎn)便、快速得到廣泛的應(yīng)用,長(zhǎng)期在分析領(lǐng)域扮演很重要的角色。
在選擇這類儀器時(shí)要考慮哪些因素呢?
1、光學(xué)構(gòu)造(OPTICALCONFIGURATION)
一般來(lái)說(shuō),紫外光分光光度計(jì)分為單光束和雙光束兩類。顧名思義,單光束型主要是依賴單束光進(jìn)行測(cè)量。一束給定波長(zhǎng)的光通過(guò)對(duì)照物,然后再通過(guò)實(shí)際樣品溶液,就能得到吸光結(jié)果。
雙光束型則是通過(guò)一個(gè)斬光輪(mirroredchopperwheel)將一束光分成兩束,分別測(cè)量對(duì)照樣品和實(shí)際樣品。
可以最小化光漂移(lampdrift)和減少測(cè)量時(shí)間。一些雙光型光度計(jì)不利用斬光輪,而是利用一種光束分光器來(lái)代替,將一束光分成兩束平行的光然后同時(shí)測(cè)量對(duì)照樣品和目的樣品。
因?yàn)樵黾恿藴y(cè)量的速度,所以雙光束分光光度計(jì)在測(cè)量一些溶液隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的研究中大有用處。
2、光源和檢測(cè)方法(LIGHTSOURCESANDDETECTION)
分光光度計(jì)的光譜也是需要考慮的一個(gè)重要因素。實(shí)驗(yàn)室研究人員希望省錢購(gòu)入專門儀器定量核酸、蛋白或者細(xì)菌的生長(zhǎng)情況。
例如AmershamBiosciencesofPiscataway公司的GeneQuantII能在230、260、280、320、595和600nm的波長(zhǎng)下測(cè)量樣品。果果需要更大的靈活性,研究者可以考慮一種更高性能的寬光譜儀器,可以程序性地進(jìn)行ELISAs分析和比色分析。
紫外分光光度計(jì)一般覆蓋190nm和380nm波長(zhǎng),通常利用氘燈照明。一些特殊的儀器可以提供滿足光子學(xué)和半導(dǎo)體研究需要的光譜范圍。
VarianofPaloAlto公司的CaryDeepUV和HitachiHighTechnologiesofTokyo的U-7000AutomatedVacuumUVSystem就是這樣的儀器。
一些儀器具有多種光源供選擇:
紫外光、可見(jiàn)光和甚至紅外光(780nm至3,000nm)。鎢燈和鹵素?zé)粢话阒桓采w可見(jiàn)光部分(大約380nm到800nm)。而氙燈則可以覆蓋紫外光和可見(jiàn)光區(qū)域。
分光光度計(jì)的帶寬(bandwidth)很大程度上依賴于單色儀的狹縫的寬度??梢酝渡涑鰧?shí)驗(yàn)精確要求的光譜。
一種嚴(yán)格帶寬使得儀器能對(duì)復(fù)雜的混合物進(jìn)行高分辨率的吸光測(cè)量。可變的單色儀的狹縫寬度能使一臺(tái)分光光度計(jì)滿足多種實(shí)驗(yàn)需要。
為了測(cè)量吸光值,分光光度計(jì)制造商通常使用光電倍增管(photo-multipliertubes,PMTs)和光敏二極管。
PMTs提供快速的反應(yīng)時(shí)間和良好的靈敏度,并且可以在紫外光譜調(diào)節(jié)至特定的范圍。但一些制造商依賴于光敏二極管的動(dòng)態(tài)范圍在數(shù)秒內(nèi)行使所有的光譜測(cè)量。
3、樣品類型(SAMPLEFORMAT)
在大部分的樣品類型中,分光光度計(jì)可接受樣品孔、小玻璃管cuvette、吸漿管和微孔板。微孔板主要是滿足高通量的需要和大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室需求。
但盡管對(duì)于小實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō),制造商仍然提供了多種容器轉(zhuǎn)換器來(lái)滿足通量的要求和減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
用小試管cuvette裝樣品容量一般從1μl-5ml,并且一些儀器裝備了各種樣品固定物來(lái)滿足各種改變需要。體現(xiàn)了柔韌性。
4、數(shù)據(jù)管理(DATAMANAGEMENT)
大部分單機(jī)型的分光光度計(jì)包含了驅(qū)動(dòng)儀器運(yùn)行和管理數(shù)據(jù)的軟件。高性能的儀器,通常與PC機(jī)一起聯(lián)用,需要從制造商提供額外的軟件。同時(shí)用戶也可以選擇升級(jí)軟件以滿足他們的需要。
另外一個(gè)值得考慮的因素是數(shù)據(jù)的最終使用。各獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室都有各自感興趣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
例如一些藥物機(jī)構(gòu)需要考慮美國(guó)FDA的要求和歐聯(lián)盟的藥物評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)的要求選擇不同的數(shù)據(jù)處理方式。
紫外可見(jiàn)光譜儀涉及的波長(zhǎng)范圍在有機(jī)化學(xué)研究中得到廣泛的應(yīng)用。通常用作物質(zhì)鑒定、純度檢查,有機(jī)分子結(jié)構(gòu)的研究。
在定量方面,可測(cè)定結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的化合物和混合物中各組分的含量,也可以測(cè)定物質(zhì)的離解常數(shù),絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù),物質(zhì)分子量鑒別和微量滴定中指示終點(diǎn)以及在高效液相色譜中作檢測(cè)器等。
基本工作原理:
紫外分光光度計(jì)基本工作原理和紅外光譜儀相似,利用一定頻率的紫外可見(jiàn)光照射被分析的有機(jī)物質(zhì),引起分子中價(jià)電子的躍遷,它將有選擇地被吸收。
一組吸收隨波長(zhǎng)而變化的光譜,反映了試樣的特征。在紫外可見(jiàn)光的范圍內(nèi),對(duì)于一個(gè)特定的波長(zhǎng),吸收的程度正比于試樣中該成分的濃度,因此測(cè)量光譜可以進(jìn)行定性分析,而且根據(jù)吸收與已知濃度的標(biāo)樣的比較,還能進(jìn)行定量分析。
分光光度計(jì)的使用方法:
(1)接通電源;(2)使用前預(yù)熱15min;(3)選擇波長(zhǎng);(4)選擇檢測(cè)器;(5)如果可能的話,選擇正確的縫寬;
(6)插入適當(dāng)?shù)目瞻讓?duì)照;(7)調(diào)解到0%的透過(guò)率;(8)將吸光值調(diào)到零;(9)分析樣品;(10)每測(cè)量10個(gè)樣品后,用空白對(duì)照校驗(yàn)零刻度;(11)檢測(cè)儀器的可重復(fù)性。
紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)是由光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)處理器等部件組成。光源的功能是提供足夠強(qiáng)度的、穩(wěn)定的連續(xù)光譜。紫外光區(qū)通常用氫燈或氘燈。見(jiàn)光區(qū)通常用鎢燈或鹵鎢燈。單色器的功能是將光源發(fā)出的復(fù)合光分解并從中分出所需波長(zhǎng)的單色光。
色散元件有棱鏡和光柵兩種??梢?jiàn)光區(qū)的測(cè)量用玻璃吸收池,紫外光區(qū)的測(cè)量須用石英吸收池。檢測(cè)器的功能是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換元件檢測(cè)透過(guò)光的強(qiáng)度,將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常用的光電轉(zhuǎn)換元件有光電管、光電倍增管及光二極管陣列檢測(cè)器。
問(wèn)題處理:
1.儀器電源接通后,光源不亮。
原因:
?、俟庠礋襞菀褤p壞。
?、诒kU(xiǎn)管燒壞。
處理方法:
?、俑鼡Q氘燈或鎢燈。
?、诟鼡Q保險(xiǎn)管。
2.紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)噪音較大。
原因:
光源燈泡使用時(shí)間超過(guò)壽命期。
處理方法:
更換光源燈泡。
3.自檢時(shí)提示波長(zhǎng)自檢出錯(cuò)。
原因:
自檢過(guò)程中可能打開(kāi)過(guò)儀器樣品室的蓋子。
處理方法:
關(guān)上儀器樣品室蓋子,重新自檢。
4.儀器自檢時(shí)提示通訊錯(cuò)誤。
原因:
儀器與電腦之間的數(shù)據(jù)線沒(méi)有連接好。
處理方法:
連接好數(shù)據(jù)線,重新打開(kāi)儀器和軟件,重新自檢。
5.儀器零點(diǎn)飄忽不定,主要反映在簡(jiǎn)易儀器上。
原因:
在簡(jiǎn)易儀器中,零點(diǎn)往往是通過(guò)電位器來(lái)調(diào)整,這種電位器一般是炭膜電阻制作的,使用久了往往造成接觸不良。
處理方法:
更換電位器。
6.在使用過(guò)程中,出現(xiàn)數(shù)字顯示不能歸零,同時(shí)伴有圖線記錄基線位置偏高。
原因:
①光電倍增等老化,性能降低。
②信號(hào)處理板可能發(fā)生故障。
?、矍爸梅糯蟀娉霈F(xiàn)故障,引起反饋量增大
處理方法:
?、匍_(kāi)機(jī)通電,先做記錄故障曲線,再與原始記錄的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)照,找出異同點(diǎn),并作一下定性定能分析。然后用一只同型號(hào)規(guī)格的新光電倍增管替換機(jī)上的光電管,再開(kāi)機(jī)實(shí)驗(yàn),結(jié)果記錄出來(lái)的圖線并沒(méi)有什么變化,由此證明光電倍增管沒(méi)有老化變質(zhì)。
?、谶M(jìn)一步檢查信號(hào)處理板,未發(fā)現(xiàn)信號(hào)處理板各元器件損壞,對(duì)影響靈敏度有關(guān)的電位器檢測(cè),結(jié)果測(cè)得數(shù)據(jù)正常,這說(shuō)明信號(hào)處理板沒(méi)有故障。
7.測(cè)試過(guò)程中提示能量太低。
原因:
①光源燈泡使用時(shí)間超過(guò)壽命期。
?、跇映刂杏胁煌腹獾臇|西擋住了光。
處理方法:
?、俑鼡Q光源燈。
?、谀米邠豕獾奈锲?。
8.吸光值結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值(常見(jiàn))。
原因:
沒(méi)做空白記憶、樣品的吸光值小于空白參比液。
處理方法:
做空白記憶、調(diào)換參比液或用參比液配置樣品溶液。
9.當(dāng)儀器波長(zhǎng)固定在某個(gè)波長(zhǎng)下時(shí),吸光值信號(hào)上下擺動(dòng),特別是測(cè)量模式轉(zhuǎn)換為按鍵開(kāi)關(guān)式的簡(jiǎn)易儀器。
原因:
開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)因長(zhǎng)期氧化所致造成接觸不良。
處理方法:
用金屬活化劑清洗按鍵觸點(diǎn)即可。
10.樣品信號(hào)重現(xiàn)性不良
原因:
排除儀器本身的原因外,最大的可能是樣品溶液不均勻所致,在簡(jiǎn)易的單光束儀器中,樣品池架一般為推拉式的,有時(shí)重復(fù)推拉不在同一個(gè)位置上。
處理方法:
?、俨扇≌_的試樣配置手段。
?、谛蘩硗评綐悠芳艿亩ㄎ慌鲋?。
分光光度計(jì)的分類方法有多種:按光路系統(tǒng)可分為單光束和雙光束分光光度計(jì);按測(cè)量方式可分為單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì);按繪制光譜圖的檢測(cè)方式分為分光掃描檢測(cè)與二極管陣列全譜檢測(cè)。