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紫外分光光度計(jì)常見的故障和維修方法

時(shí)間:2025/1/7閱讀:291
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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)的輻射來進(jìn)行分析測定的方法,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間的躍遷。


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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)能級轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)能級,稱為躍遷

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2、為什么紫外光譜是帶狀的呢?

由分子內(nèi)部電子能級的躍遷而產(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)生電子能級之間躍遷的同時(shí),必然也要發(fā)生振動(dòng)能級之間的躍遷,得到的是一系列的譜線,當(dāng)發(fā)生電子能力和振動(dòng)能級之間的月錢是,必然也要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)能級之間的躍遷,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)化合物分子對紫外或可見光的特征吸收,可以用吸收處的波長,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(孤對電子)

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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,因此無法檢測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,會發(fā)生π→π*躍遷,一般位于近紫外區(qū),在200 nm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,π→π*躍遷的吸收帶將明顯向長波方向移動(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。

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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帶如下圖所示。


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。


4、無機(jī)物中的電子躍遷

無機(jī)化合物的紫外可見吸收主要是由電荷轉(zhuǎn)移躍遷和配位場躍遷產(chǎn)生。

電荷轉(zhuǎn)移躍遷:無機(jī)絡(luò)合物中心離子和配體之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。

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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,吸收光譜波長紅移。


配位場躍遷:元素周期表中第4和第5周期過渡元素分別含有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,電子會發(fā)生躍遷,分別稱為d-d躍遷和f-f躍遷。


UV的結(jié)構(gòu):

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UV常見問題--信號部分


①故障:吸光值結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值(見)原因:沒做空白記憶、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。

②故障:基線噪聲大具體表示:樣品室內(nèi)無任何物品的情況下,全波長范圍內(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?石英窗上有無污染物?

處置:重新調(diào)整光源鏡的位置,用乙醇清洗石英窗。

③故障:信號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法觀察到;原因:狹縫設(shè)置過窄而掃描速度過快,造成檢測器響應(yīng)速度跟不上,從而失去應(yīng)測到的信號;按常理,一定的狹縫寬度要對應(yīng)一定范圍的掃描速度;或者狹縫設(shè)置得過寬,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。

④故障:紫外區(qū)的基線噪聲大具體表現(xiàn):樣品室內(nèi)無任何物品的情況下,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,的可能是氘燈老化,可以通過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)者來實(shí)施);清洗比色皿,更換空白溶液。

⑤故障:樣品出峰位置不對原因:波長傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生位移。

檢查:通過氘燈的656.1nm的特征譜線來判斷波長是否準(zhǔn)確。

處置:對于高檔儀器而言處理手段相對簡單,使用儀器固有的自動(dòng)校正功能即可;而對于相對簡單的儀器,這種調(diào)整則需要專業(yè)人員來進(jìn)行了。

⑥故障:樣品信號重現(xiàn)性不良原因:排除儀器本身的原因外,的可能是樣品溶液不均勻所致;在簡易的單光束儀器中,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。

⑦故障:沒有任何檢測信號輸出原因:沒有任何光束照射到樣品室內(nèi)。

檢查:將波長設(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)。


⑧故障:長時(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),基線或信號有一個(gè)長時(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),或打開單色器對照波長與濾光片的相對位置來檢查(注意:打開單色器時(shí)要保護(hù)檢測器不被強(qiáng)光刺激)。

處置:更換飼服電機(jī)。

⑨故障:吸光值信號上下擺動(dòng)具體表現(xiàn):當(dāng)儀器波長固定在某個(gè)波長下時(shí),吸光值信號上下擺動(dòng),特別是測量模式轉(zhuǎn)換為按鍵開關(guān)式的簡易儀器。原因:開關(guān)觸點(diǎn)因長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。

⑩故障:噪聲較大具體原因:樣品室放入空白后做基線記憶,噪聲較大,紫外區(qū)尤甚。原因:比色皿表面或內(nèi)壁被污染、使用了玻璃比色皿或空白樣品對紫外光譜的吸收太強(qiáng)烈,使放大器超出了校正范圍。
檢查:將波長設(shè)定為250nm,先在不放任何物品的狀態(tài)下調(diào)零,然后將空比色皿插入樣品道一側(cè),此時(shí)吸光值應(yīng)小于0.07Abs;如果大于此值,有可能是比色皿不干凈或使用了玻璃比色皿;同樣方法也可判斷空白溶液的吸光值大小。處置:更換比色皿;更換空白液










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