紫外可见双路分光光度计系统研究

　　0　引　　言

　　紫外可见光谱区通常指190~780 nm的波长范围,因为溶液中待测物分子中的价电子能够选择性地吸收紫外或可见光从基态跃迁到激发态形成紫外可见吸收光谱,从光源辐射出的光经过波长选择器成为单色光通过待测溶液时被具有一定特征吸收的化合物吸收,吸收大小与溶液中待测物浓度的关系符合朗伯-比尔定律;以溶液本身作参比用两束不同波长的两束单色光λ1、λ2(Δλ=1~2 nm)双波长扫描快速交替通过检测器后产生交流信号,计测软件自动求得吸光度差值ΔA其与溶液浓度成正比而产生的定量光信号经过光电探测器后转化为较弱电信号经过放大、A/D转换直接输出到PC上通过计测软件对结果显示与打印;本文采用一束光通过半反透镜对双路光电探测器输出的数据信号同步采样处理较好地抑制了温漂和器件特性分布误差,进而降低了系统噪声;而直接片内电流积分、电荷采样有效地避免了各级放大电路的累计转换误差减少了模拟器件的数量充分发挥了现有数字集成电路和数字信号处理系统的优势,从而有效地提高了光度计系统的综合性能指标。

　　1　双路结构的光电检测系统研究

　　当单色光通过待测溶液时,被溶液中具有一定特征吸收的化合物吸收,吸收大小与溶液中待测物浓度的关系符合朗伯-比尔定律:

式中:A为吸光度;φ0为入射光通量;φtr为透射光通量;T为投射比,K为吸收系数;b为光路长度;c为溶液中待测物浓度。当光路长度b与吸收系数K一定时,吸光度A与溶液中待测物浓度c成正比利用此定律可进行定量分析;分光光度计的整体结构如图1所示。

分光光度计主要由光源、样本区、单色器(色散)、信号光电探测器、信号处理、LED显示、计测软件等部分构成[1 ];而本文的双光路结构的光电检测系统如图2所示。

　　如图2所示的单色光经过半反透镜1分光,透射光为信号光通过样品池2后由信号光电探测器3接收,反射光直接由参考光电探测器4接收;双通道电荷采样器5的两个信号输入通道分别接信号光电探测器3和参考光电探测器4的电流信号输出端,直接采集光电探测器3、4的输出光电流,积分转换为电荷信号进行A/D采样;信号光电探测器3和双通道电荷采样器5的安装在同一块采样电路主板,两者距离应尽量小可减少电荷传输过程中的电磁干扰。由于结构原因参考光电探测器4的输出管脚无法直接接入双通道电荷采样器5所在的电路主板,采用低漏电同轴电缆8连接。同步信号发生器6提供双通道电荷采样器5运行所需的不同时序[2 ];控制器7提供双通道电荷采样器5和同步信号发生器6运行所需信号控制整个系统运行,电路主板通过电缆与控制器相连,调零、对数转换等功能均在控制器内完成。