2.6.3紫外光谱仪

目前，市场卜的紫外-可见光分光光度计主要有两类：扫描光栅型和固定光栅型。后者也常常被称为CCD(PDA)光谱仪或多通道光度计。它们的主要构成：光源、分光系统、探测器和软件系统。

1．光源

紫外-可见光区的光源主要采用卤索钨灯和氘灯或氙灯。钨卤素灯的工作波长范围为320～2500nm,氘灯的工作波长范围为180～375 nm，两者组合使用。氙灯是新颖的光源，发光效率高，强度大，而且光谱范围宽，包括紫外光、可见光和近红外光。扫描光栅型大多能在扫描过程中自动地完成光源切换动作，并自动转换滤光片，以消除高级次谱的干扰。固定光栅型为了保持其高速测量的优点，要避免光源切换。

2．分光系统

扫描光栅型的分光系统常称为单色仪，固定光栅型的分光系统则接近摄谱仪。单色仪大多布置在样品室之前，固定光栅型则必须把分光系统置于样品室之后。在紫外-可见光分光光度计的发展历史上，扫描光栅型出现过多种光路设计，主要如单光束、准双光束和双光束，还有双波长。单光束光路的漂移是主要问题，但现在也可通过元器件性能的提高、制造工艺的进步和软件校正加以改进。准双光束和真正双光束设计都是利用参比光路的补偿来减少漂移的影响，结构更为复杂。为了进一步地提高分辨率或降低杂散光，还出现了双单色器分光光度计，其杂散光等性能的确是单单色器分光光度计无法企及的，但其结构的复杂性和制造工艺的高要求也是显然的。

3．光栅

光栅是分光系统的核心部件，有平面光栅和凹面光栅两种。在制造工艺上，全息光栅已全面取代了刻划光栅。为了提高光能量的利用率，闪耀光栅的使用也很普遍。对于平面光栅，全息技术的长处在于成品率更高，杂散光更小，不产生伪线。而对凹面光栅来说，其迅速的发展几乎全部得益于全息技术的应用目前，凹面光栅已发展出4种类型。其中Ⅳ的型可用于扫描光栅型中。因为兼具色散和聚焦两项功能，使用凹面光栅可以帮助简化扫描光栅型分光光度计的结构。Ⅲ型常称为平场型，它能使凹面光栅的像面从通常的罗兰圆变成平面，还可以同时实现消像散的设计。这对于固定光栅的光路不仅是必需的，也使固定光栅型分光光度计的分光系统简约到了极致。

4．探测器

探测器对分光光度计的设计和性能有着重要的影响。扫描光栅型分光光度计使用的探测器主要为光电管、光敏二极管和光电倍增管等：近十几年来，随着阵列型光电器件技术的发展和应用，促使全新结构和性能的固定光栅型分光光度计诞生，尤其使分光光度计的测量速度上了一个新的台阶。阵列型光电探测器的典型代表是PDA和CCD，这类探测器测量速度快，多通道同时曝光，最短时间仅在毫秒量级，也可以累积光照，积分时间最长可达几十秒，可探测微弱的信号，动态范围大。另外，由于固定光栅型分光光度计没有机械运动部件，简化了结构，减小了体积，提高了工作的稳定性，使分光光度计能走出实验室，进入工作现场，进行在线测量。

5．软件

现代分光光度计的软件已不再只是用作数值运算的附属工具，而是整台仪器的核心，渗透到分光光度计的各个层面特别是那些使用通用PC的分光光度计，用户的使用感觉与其说是一台实实在在的仪器，倒不如说是计算机上的一个应用程序。仪器4 Modern Scientific Instruments 2004网络化的趋势将进一步加深这种印象。软件技术也是分析仪器自动化、智能化的关键因索。软件的作用主要有控制、监测与校正、光谱采集与处理、数据存储与分析等。分光光度计的测量波长或范围的设置、光栅运动的驱动和控制、光源的白动切换、滤光片的自动选择、探测器的驱动、A-D转换的同步、数据传输至计算机、数据写人存储器、光谱或测量结果的显示，所有这些功能对于使用者来说叮能只是按下了一个按钮或点击了一次鼠标，软件完成了所有的幕后工作为了提高仪器的使用性能，在软件中包含了硬件的监测和校正，如光源的输出功率、波长的准确性、杂散光水平、基线校正等。光谱数据的处理和分析更是软件的特长。用户友好的视窗图形界面和菜单操作，光谱图和数据作为文件进行管理、存储和读取，光谱图可随意地移动、放大、缩小、重叠，数据可以被平滑、求导、积分、进行函数运算，可以自动寻找峰值、浓度分析、多组分分析，还可以有多种软件包，如核酸分析、蛋白质分析、动力学分析、水质分析和环保分析等，用于各专业领域。

2.7小结

本章介绍了以近红外光、红外光、拉曼和紫外光为代表的光谱分析理论基础和技术特点，光谱的分析流程，常规预处理方法和典型的校正建模方法，光谱模型评价指标以及光谱仪器。