紫外可见近红外分光光度计(UV-Vis-NIR Spectrophotometer)是一种覆盖波长范围广(通常为190–2500 nm)、功能强大的光学分析仪器,能够测量物质在紫外(UV)、可见(Vis)和近红外(NIR)光区的吸收、透射或反射特性。凭借其非破坏性、高灵敏度和操作便捷等优势,该仪器已成为化学、材料科学、生物医学、环境监测及半导体工业等领域的分析工具。 一、基本原理
该仪器基于朗伯-比尔定律(Lambert-Beer Law):当一束单色光穿过样品时,其强度衰减程度与样品中吸光物质的浓度及其光程长度成正比。仪器通过光源(氘灯用于紫外区、钨卤素灯用于可见/近红外区)、单色器(光栅或棱镜)分光、样品室、检测器(如光电倍增管、硅探测器、InGaAs探测器)等核心部件,扫描特定波长范围内的光强变化,生成吸收光谱或反射光谱。
不同波段对应不同物理化学信息:
-紫外-可见区(190–800 nm):主要用于有机分子共轭体系、过渡金属离子、染料、蛋白质、核酸等的定性与定量分析;
-近红外区(800–2500 nm):反映C-H、O-H、N-H等化学键的倍频与合频振动,广泛用于水分、脂肪、蛋白质等成分的快速无损检测。
二、主要用途
1.化学与制药:测定药物纯度、浓度、解离常数(pKa),监控反应动力学过程;
2.生命科学:定量DNA/RNA(260 nm)、蛋白质(280 nm),进行酶活性分析;
3.材料科学:测量薄膜、纳米材料、光伏材料的透射率、反射率、带隙(Tauc plot法)及光学常数;
4.环境监测:检测水中硝酸盐、苯系物、重金属络合物等污染物;
5.食品与农业:利用近红外技术快速分析谷物水分、油脂含量、水果糖度等;
6.半导体与光学镀膜:评估光学薄膜的透过率曲线、截止波长及抗反射性能。
三、使用方法
1.开机预热:开启仪器电源,预热光源与检测系统(通常15–30分钟);
2.基线校正:使用空白参比(如纯溶剂或空气)进行自动基线校准,消除背景干扰;
3.样品制备:液体样品装入石英比色皿(紫外区需石英,可见区可用玻璃),固体样品可采用积分球附件测反射或漫反射;
4.参数设置:选择波长范围、扫描速度、狭缝宽度等;
5.测量与分析:启动扫描,软件实时绘制光谱图,并可进行峰识别、浓度计算、多组分拟合等处理;
紫外可见近红外分光光度计以其宽光谱覆盖、多功能性和高可靠性,构建了从分子结构解析到宏观材料性能表征的桥梁。随着双光束设计、积分球附件、光纤探头及智能软件的普及,其应用场景不断拓展。无论是实验室基础研究还是工业在线质控,这款“光学万能表”都持续为科学发现与技术创新提供关键支撑。