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紫外-可見光分光光度計(jì)原理構(gòu)造及維護(hù)
紫外分光光度計(jì)常見故障及維修辦法
UV的原理
紫外-可見分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子吸收200--800nm光譜區(qū)的輻射來(lái)進(jìn)行分析測(cè)定的方法,，這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)間的躍遷,。
1,、分子吸收光譜的形成
電子由于受到光,、熱,、電等的激發(fā)從一個(gè)能級(jí)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)能級(jí),，稱為躍遷
2,、為啥紫外光譜是帶狀的呢,？
由分子內(nèi)部電子能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的光譜位于紫外-可見光區(qū)內(nèi)。由上圖可以看出在發(fā)生電子能級(jí)之間躍遷的同時(shí),，必然也要發(fā)生振動(dòng)能級(jí)之間的躍遷,，得到的是一系列的譜線,，當(dāng)發(fā)生電子能力和振動(dòng)能級(jí)之間的月錢是，必然也要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷,，這些譜線連在一起,，呈現(xiàn)帶狀，成為帶狀光譜,。
3,、有機(jī)化合物的紫外-可見光譜
有機(jī)化合物的紫外-可見光譜決定于分子的結(jié)構(gòu)以及分子軌道上電子的性質(zhì)。有機(jī)化合物分子對(duì)紫外或可見光的特征吸收,，可以用最大吸收處的波長(zhǎng),，λmax表示，λmax取決于分子的激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量差,。從化學(xué)鍵的性質(zhì)來(lái)看,，與紫外-可見光譜有關(guān)的電子主要有三種，即形成單鍵的σ電子,，形成雙鍵或三鍵的π電子以及未參與成鍵的n電子(孤對(duì)電子)
電子躍遷類型：
σ→σ*躍遷(飽和有機(jī)化合物)：吸收能量較高,，一般發(fā)生在真空紫外區(qū)。飽和烴中的C-C和C-H屬于這種躍遷類型,。如乙烷λmax為135nm,。(注：由于一般紫外可見分光光度計(jì)只能提供190～850nm范圍的單色光，因此無(wú)法檢測(cè)σ→σ*躍遷,。利用這一點(diǎn),，飽和有機(jī)化合物可以作為實(shí)驗(yàn)的良好溶劑，無(wú)紫外背景干擾,。
π→π*躍遷(不飽和有機(jī)化合物)：有π電子的基團(tuán),，如C=C，C≡C,，C=O等,，會(huì)發(fā)生π→π*躍遷，一般位于近紫外區(qū),，在200nm左右,，εmax≥104L·mol-1·cm-1，為強(qiáng)吸收帶,，有共軛雙鍵的化合物,，隨著共軛體系的延長(zhǎng)，π→π*躍遷的吸收帶將明顯向長(zhǎng)波方向移動(dòng),，吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng),。
n→σ*躍遷：含有O、N,、S等雜原子的基團(tuán),，如-NH2,、-OH-、-SH等可能產(chǎn)生n→σ*躍遷,，在近紫外區(qū),，吸收弱，摩爾吸光系數(shù)較小,。
K帶：共軛體系的π→π*躍遷又叫K帶,，與共軛體系的數(shù)目、位置和取代基的類型有關(guān),。
B帶：芳香族化合物的π→π*躍遷而產(chǎn)生的精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶叫做B帶,。
E帶：E帶是苯環(huán)上三個(gè)雙鍵共軛體系中的π電子向π*反鍵軌道躍遷的結(jié)果，可分為E1和E2帶(K帶),。苯的B帶和E帶,。
n→π*躍遷：含有雜原子的不飽和基團(tuán)：如C=O，C=S,，-N=N-等基團(tuán)會(huì)發(fā)生n→π*。發(fā)生這種躍遷能量較小,，吸收發(fā)生在近紫外或者可見光區(qū),。特點(diǎn)是強(qiáng)度弱，摩爾吸光系數(shù)小,，產(chǎn)生的吸收帶也叫R帶,。
以上各吸收帶相對(duì)的波長(zhǎng)位置由大到小的次序?yàn)椋篟、B,、K,、E2、E1,，但一般K和E帶常合并成一個(gè)吸收帶,。
4、無(wú)機(jī)物中的電子躍遷
無(wú)機(jī)化合物的紫外可見吸收主要是由電荷轉(zhuǎn)移躍遷和配位場(chǎng)躍遷產(chǎn)生,。
電荷轉(zhuǎn)移躍遷：無(wú)機(jī)絡(luò)合物中心離子和配體之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移：
上述公式中心離子(M)為電子受體,，配體(L)為電子給體。不少過(guò)渡金屬離子和含有生色團(tuán)的試劑反應(yīng)生成的絡(luò)合物以及許多水合無(wú)機(jī)離子均可產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷,。
電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜出現(xiàn)的波長(zhǎng)位置,，取決于電子給體和電子受體相應(yīng)電子軌道的能量差。一般,，中心離子的氧化能力越強(qiáng),，或配體的還原能力越強(qiáng)(相反，若中心離子的還原能力越強(qiáng),，或配體的氧化能力越強(qiáng)),，則發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷時(shí)所需能量越小,，吸收光譜波長(zhǎng)紅移。
配位場(chǎng)躍遷：元素周期表中第4和第5周期過(guò)渡元素分別含有3d和4d軌道,，鑭系和錒系元素分別有4f和5f軌道,。這些軌道能量通常是簡(jiǎn)并(相等)的，但是在絡(luò)合物中,，由于配體的影響分裂成了幾組能量不等的軌道,。若軌道是未充滿的，當(dāng)吸收光后,，電子會(huì)發(fā)生躍遷,，分別稱為d-d躍遷和f-f躍遷。
UV的結(jié)構(gòu)
UV常見問(wèn)題
1,、故障：氘燈不亮
原因一：氘燈壽命到期(此種原因幾率最高),。
檢查：燈絲電壓、陽(yáng)極電壓均有,，燈絲也可能未斷(可看到燈絲發(fā)紅),。
處置：更換氘燈。
原因二：氘燈起輝電路故障,。
檢查：氘燈在起輝的過(guò)程中,，一般是燈絲先要預(yù)熱數(shù)秒鐘，然后燈的陽(yáng)極與陰極間才可起輝放電,，如果燈在起輝的開始瞬間燈內(nèi)閃動(dòng)一下或連續(xù)閃動(dòng),，并且更換新的氘燈后依然如此，有可能是起輝電路有故障,，燈電流調(diào)整用的大功率晶體管損壞的幾率最大,。
處置：需要專業(yè)人士修理,。
2,、故障：鎢燈不亮
原因一：鎢燈燈絲燒斷(此種原因幾率最高),。
檢查：鎢燈兩端有工作電壓，但燈不亮,；取下鎢燈用萬(wàn)用表電阻檔檢測(cè),。
處置：更換新鎢燈。
原因二：沒(méi)有點(diǎn)燈電壓,。
檢查：保險(xiǎn)絲被熔斷,。
處置：更換保險(xiǎn)絲，(如更換后再次燒斷則要檢查供電電路),。
3,、故障：吸光值結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值(最常見)
原因：沒(méi)做空白記憶、樣品的吸光值小于空白參比液。
檢查：將參比液與樣品液調(diào)換位置便知,。
處置：做空白記憶,、調(diào)換參比液或用參比液配置樣品溶液。
4,、故障：基線噪聲大
具體表示：樣品室內(nèi)無(wú)任何物品的情況下,，全波長(zhǎng)范圍內(nèi)基線噪聲大
原因：光源鏡位置不正確、石英窗表面被濺射上樣品,。
檢查：觀察光源是否照射到入射狹縫的中央,？石英窗上有無(wú)污染物？
處置：重新調(diào)整光源鏡的位置,，用乙醇清洗石英窗,。
5、故障：信號(hào)的分辨率不夠
具體表現(xiàn)是：本應(yīng)疊加在某一大峰上的小峰無(wú)法觀察到,；
原因：狹縫設(shè)置過(guò)窄而掃描速度過(guò)快,，造成檢測(cè)器響應(yīng)速度跟不上，從而失去應(yīng)測(cè)到的信號(hào),；按常理,，一定的狹縫寬度要對(duì)應(yīng)一定范圍的掃描速度；或者狹縫設(shè)置得過(guò)寬,，使儀器的分辨率下降,，將小峰融合在大峰里了。
檢查：放慢掃描速度看一看或?qū)ⅹM縫設(shè)窄,；
處置：將掃描速度,、狹縫寬窄,、時(shí)間常數(shù)三者擬合成一個(gè)*化的條件,。
6、故障：紫外區(qū)的基線噪聲大
具體表現(xiàn)：樣品室內(nèi)無(wú)任何物品的情況下,，僅僅是紫外區(qū)的基線噪聲大,。
原因：氘燈老化、光學(xué)系統(tǒng)的反光鏡表面劣化,、濾光片出現(xiàn)結(jié)晶物,。
檢查：可見區(qū)的基線較為平坦，斷電后打開儀器的單色器及上蓋,，肉眼可以觀察到光柵、反光鏡表面有一層白色霧狀物覆蓋在上面,；如果光學(xué)系統(tǒng)正常，最大的可能是氘燈老化，可以通過(guò)能量檢查或更換新燈方法加以判斷,。
處置：更換氘燈,、用火棉膠粘取鏡面上的污物或用研磨膏研磨濾光片(注意：此種技巧需要有一定維修經(jīng)驗(yàn)者來(lái)實(shí)施)；清洗比色皿,，更換空白溶液,。
7、故障：樣品出峰位置不對(duì)
原因：波長(zhǎng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生位移,。
檢查：通過(guò)氘燈的656.1nm的特征譜線來(lái)判斷波長(zhǎng)是否準(zhǔn)確,。
處置：對(duì)于高檔儀器而言處理手段相對(duì)簡(jiǎn)單，使用儀器固有的自動(dòng)校正功能即可,；而對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單的儀器,，這種調(diào)整則需要專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行了。
8,、故障：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。
檢查：更換一種穩(wěn)定的試樣判定,。
處置：采取正確的試樣配置手段,；修理推拉式樣品架的定位碰珠。
9,、故障：沒(méi)有任何檢測(cè)信號(hào)輸出
原因：沒(méi)有任何光束照射到樣品室內(nèi),。
檢查：將波長(zhǎng)設(shè)定為530nm，狹縫盡量開到最寬檔位,，在黑暗的環(huán)境下用一張白紙放在樣品室光窗出口處,，觀察白紙上有無(wú)綠光斑影像。
處置：檢查光源鏡是否轉(zhuǎn)到位,，雙光束儀器的切光電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)了(耳朵可以聽見電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的聲音),。
10、故障：長(zhǎng)時(shí)間段的負(fù)值或滿屏大噪聲
具體表現(xiàn)：做基線掃描或樣品掃描時(shí),，基線或信號(hào)有一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間段的負(fù)值或滿屏大噪聲
原因：濾光片飼服電機(jī)“失步”,，造成檔位錯(cuò)位，國(guó)產(chǎn)電機(jī)尤甚,。
檢查：重新開機(jī)有可能回復(fù),，或打開單色器對(duì)照波長(zhǎng)與濾光片的相對(duì)位置來(lái)檢查(注意：打開單色器時(shí)要保護(hù)檢測(cè)器不被強(qiáng)光刺激)。
處置：更換飼服電機(jī),。
11,、故障：吸光值信號(hào)上下擺動(dòng)
具體表現(xiàn)：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)換為按鍵開關(guān)式的簡(jiǎn)易儀器,。
原因：開關(guān)觸點(diǎn)因長(zhǎng)期氧化所致造成接觸不良。
檢查：用手加重力量按琴鍵時(shí),，吸光值隨之變化。
處置：用金屬活化劑清洗按鍵觸點(diǎn)即可,。