紫外-可见光检测器(1)

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1、紫外-可见光检测器第一节工作原理和主要性能一、工作原理1.朗伯-比耳定律紫外-可见光检测器是通过测定样品在检测池中吸收紫外-可见光的大小来确定样品含量的。该检测器测量的是物质对光的吸收，属于吸收光谱分析类型的仪器，无论采取什么设计方法，其工作原理都是基于光的吸收定律朗伯-比耳定律。该定律指出，当一束单色光辐射通过物质溶液时，如果溶剂不吸收光，则溶液的吸光度与吸光物质的浓度和光经过溶液的距离成正比。式中，I是透过光强度，Io是入射光强度，T为透过率，A为吸光度(absorbance)，又称光密度(opticaldensity:OD)或消光值(extinction,E)，b是光在溶液中经过

2、的距离，一般为吸收池厚度，c是吸光物质溶液的浓度，a为吸光系数。如果溶液浓度单位采用mol/L，b的单位为cm，则相应的吸光系数为摩尔吸光系数（molarabsorptivity）或摩尔消光系数，单位为L/(mol·cm)，用符号ε表示，则由上式可见，吸光度与吸光系数、溶液浓度和光路长度成直线关系，也就是说对于给定的检测池（此时b一定），在固定的波长下（ε为定值），紫外-可见光检测器应输出一个与样品浓度(c)成正比的光吸收信号——吸光度(A)。而实际上检测器光电元件的输出信号与透过率成正比，所以为了定量计算方便，在仪器采用对数放大器，将透过率转换成吸光度，此时仪器输出信号与样品浓度成正

3、比。故紫外-可见光检测器属于浓度敏感型检测器。2.摩尔吸光系数与分子结构   紫外-可见光检测器的灵敏度很大程度上取决于样品的摩尔吸光系数。摩尔吸光系数表明物质分子对特定波长辐射的吸收能力，是物质的重要特性。ε的大小与物质的分子结构、波长有关，不同类型物质的ε值差别很大。这是由于这些物质分子中某些基团的存在。当用光照射时，基团中的电子吸收光能发生能级改变，同时伴随着振动和转动能级的改变，形成特征的强吸收带。这些基团称作生色团（或发色团），它们都含有不饱和键或未共用电子对，如C―C、C―O、S―C、C―N、-7-N―N、N―O等，能产生π-π'及n-π'的跃迁。由于跃迁时吸收的能量较低，

4、在近紫外区和可见光区出现吸收。不饱和键的存在是有机物发色（指在200nm-1000nm波长光谱区内产生吸收峰）的主要条件。另外，某些基因本身不产生吸收峰，但与生色团相连时，常常引起吸收峰位移和吸收强度改变，这些基团称为助色团。主要的助色团有羟基、烃氧基、氨基、烷氧基、芳氨基等。这些基团都能引起氧原子上或氮原子上未共用电子的共轭作用，由于助色团的存在，使生成因吸收峰的波长向长波方向移动。表4-3-1列出了各类有机化合物及基团的紫外光谱区的最大吸收波长和相应的摩尔吸光系数。除有机化合物外，许多金属离子和非金属离子也可利用紫外-可见光吸收进行检测。表4-3-1一些发色基团的最大吸收波长λma

5、x和相应的摩尔吸光系数ε-7-紫外-可见光检测器传统上只能检测具有紫外-可见光吸收的物质。近年来发展的间接光度色谱，采用一般的紫外-可见光检测器，检测非紫外-可见光吸收物质，使其应用范围扩大。3.检测波长   测定时一般都选择在对样品有最大吸收的波长下进行，以获得最大的灵敏度和抗干扰能力。但应特别注意在选择测定波长时，必须考虑到所使用的流动相的紫外吸收性质。也就是说，使用紫外)可见光检测器时，溶剂不应吸收测定波长的紫外光，样品测定波长应当在溶剂紫外吸收波长上限以上，噪声降至10-4~10-5AU，才能保证检测的灵敏度，才能用于梯度洗脱。溶剂吸收波长的上限，就是透过波长的下限。表4-3-

6、2列出了液相色谱中常用溶剂透过波长的下限。波长的下限规定为溶剂在以空气为参比，样品池厚度为1cm的条件下，恰好产生1.0吸光度时相对应的波长值，即溶剂透过率为10%时的波长。溶剂中如果含有吸收紫外光的杂质，同样会使检测背景提高，灵敏度降低，且用作梯度洗脱时会引起严重漂移。因此，液相色谱系统对溶剂纯度要求较高，一般应使用分光纯或分析纯溶剂，在有条件时，色谱纯溶剂为首选。应注意不能使用化学纯及纯度更低的溶剂。有时需要对溶剂进行专门纯化处理。-7-表4-3-2常用溶剂透过波长下限4.理论估算检测限各种物质的摩尔吸光系数差别很大，因此检测灵敏度也有较大不同。根据朗伯-比耳定律，可从理论上估算紫

7、外-可见光检测器的检测限、最小检测量和最低检测浓度。表4-3-3列出了紫外-见光检测器对不同类型化合物的理论检测限、最小检测量的估算值。表4-3-3紫外吸收检测器的理论检测限-7-二、检测器的性能（一）噪声和漂移光学吸收检测器的噪声主要来源于检测器和分离系统两方面。最常用的确定噪声来源的方法是系统地改变流动相的流速，如果噪声与流速变化正相关，则噪声可能来源于分离系统；当噪声与流速变化严格成正比关系时，可以确定噪声一定来源于分离系统。1.来源于检