紫外-可见分光光度分析的现状和展望

新技术 氙灯、光纤光源、 紫外二级管（LED） 双单色器 全息光栅 阵列型光电检测器
紫外可见分光光度计的发展趋势
自动化 智能化 小型化
伴随着光电子技术和微机电系统技术 的发展，有可能将分光原件和探测器集成 在一块基片上，制作成微型紫外可见分光 光度计。
190×170×100 mm3
PORS-15---普析通用公司

杯芳烃类衍生物 杯芳烃衍生物因易于进行各种修饰剂调节 空腔大小而成为受人注目的试剂，在化学分 离、色谱分析、电化学分析及毛细管电泳中 得到应用。 在光度分析中， 被修饰过的杯芳烃 常被用作高选择性 显色试剂。
4.2 反应和方法


多元络合反应 分子识别反应 胶束介质反应
由于多元络合物分子的光吸收界面较 相应二元体系增大，测定灵敏度通常可获 得明显提高。某些痕量金属元素是生物体 内金属蛋白及酶的组成部分，基于多元络 合反应的光度分析是测定这些痕量元素的 有效手段之一。 应用多配位络合反应、多核络合反应 ，特别是金属离子-阴离子-染料的缔合反 应结合胶束增敏、浮选富集等，可大大增 加灵敏度。
2.4 检测器
Tradition:光电倍增管 在传统的分光光度计中应用广泛，光电倍 增检测器在长波段灵敏度较差。 Newest：阵列型光电检测器 阵列型光电探测器的典型代表是光电二极 管 阵 列 检 测 器 (PDA) 和 电 荷 耦 合 阵 列 检 测 器 (CCD)，此类检测器测量速度快，多通道同时曝 光，最短的时间是毫秒数量级，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。
第10章 紫外-可见分光 光度分析的现状和展望
目录
一、引言
二、紫外可见分光光度计各部件的发展 三、紫外可见分光光度计的分类及特点 四、试剂和反应的改进 五、紫外可见分光光度技术与其他技术的联用
一、引言
紫 外 - 可 见 分 光 光 度 法 (Ultraviolet-Visible Spectrophotometry，UV-VIS)是利用物质的分子 或离子对波长在200～760nm范围内的电磁波的 吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构 分析方法。从这项技术诞生至今，广大的科技 工作者一直致力于对它的研究。
紫外-可见分光光度法的特点：
1、与其它光谱分析方法相比，其仪器设备和操 作都比较简单，费用少，分析速度快; 2、灵敏度高;
3、选择性好;
4、精密度和准确度较高;
二、 紫外可见分光 光度计各部件的发展
紫外分光光度计的组成：
光源
单色器
吸收池
检测器
显示
2.1 光源
Tradition: 卤素钨灯和氘灯 Newest：发光二级管（LED） 通常是钨卤素灯和氘灯两者组合使用。 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、可见和近红 外。
2.5 记录显示系统和仪器软件
仪器的记录显示系统和软件的功能是分析 仪器自动化、智能化的关键因素，可极大地提 升仪器的使用性能和价值。这部分装置发展较 快。较高级的光度计，常备有微处理机、荧光 屏显示和记录仪等，可将图谱、数据和操作条 件都显示出来。
部件 光源 分光系统 光栅 检测器
传统 钨灯和氘灯 单色器 棱镜和机刻光栅 光电倍增管
CPE是近年来出现的一种新兴的液-液萃 取技术，其以表面活性剂胶束水溶液的溶解性 和浊点现象为基础，通过改变溶液pH值、离 子强度、温度等参数引发相分离，将疏水性物 质与亲水性物质分离，同时起到富集的作用。 浊点萃取与紫外可见分光光度技术联用，不仅 能富集待测元素，降低干扰元素对测定元素的 干扰，而且能降低检出限。何微娜等将两者相 结合，成功测定了维生素Ｂ12片中钴的含量， 检出限(3s)为0.4998μg· L-1。
由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两 个单色器，将不同波长的两束单色光 ( λ1、λ2) 通过 折波器以一定的频率交替通过同一样品池，然后由 检测器交替接收信号，最后由显示器显示出两个波 长处的吸光度差值ΔA。无需参比池，ΔA就是扣除 了背景吸收的吸光度。 Δ =1 ～ 2nm 。两波长同时 扫描即可获得导数光谱。
5.2液相色谱和毛细管电泳光度检测
光度法是包括离子色谱在内的液相色谱 及毛细管电泳最常用的检测手段，它的灵敏 度和选择性好，而且对湿度、冲洗剂组成的 变化不敏感。 毛细管电泳法统指以高压电场为驱动力， 以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之 间淌度和分配行为上的差异实现分离的一种 液相分离技术。
5.3 浊点萃取（CPE）
随着发光二极管 (LED)光源技术及产业的 日 益成熟 ， LED 灯 体 积 小，发光效率高，响应 时间快，可控性大，所 以 以 LED 为 光 源的 小 型 便携又低廉的分光光度 计已成为研究开发的热 点。
2.2 分光系统
Tradition：单色仪 分为扫描光栅型和固定光栅型，扫描光栅 型的单色仪至于样品室之前，而固定光栅型的 单色仪则至于样品室之后。 Newest：双单色器 进一步提高了分光光度计的分辨率并降低 了杂散光，其降低杂散光的性能是单个单色器 分光光度计无法企及的。
单色器介绍：
单色器是将光源辐射的复合光分成单色光的光学 装置。它是分光光度计的心脏部分。单色器一般由狭 缝、色散元件及透镜系统组成。关键是色散元件，最 常见的色散元件是棱镜和光栅。
棱镜:玻璃350～3200 nm，石英185～4000 nm。 光栅:波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便。
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在分光光度分析法中，对于吸收曲线严重重 叠的多组分的测定，一般是将组分分离后逐 个进行测定。近年来因计算数学的发展及计 算机应用的普及而迅速发展起来的计算分光 光度法，是一种不经分离同时测定多组分体 系的快速、有效的方法。此类方法主要有： ＡＫＣ矩阵法、Ｈ－ｐｏｉｎｔ标准加入法、 最小二乘法、小波变换法、ＣＰＡ 矩阵法、 岭回归法、偏最小二乘（ＰＬＳ）法、卡尔 曼（Ｋａｌｍａｎ）滤波法、人工神经网络 （ＡＮＮ）法。
四、紫外可见分光光度计的最新 应用
1.“褶合光谱” 法 “褶合光谱”法是我国第二军医大学的 吴玉田教授发明的。此法测量样品时，不需 要对试样经过分离,可以直接用紫外可见分 光光度计分析含有6个不同组分的试样。 此法对于药物分析工作来讲, 是一个重 大的突破,在新药开发、疾病诊断、食品科学、 产品质控、环境毒性分析等领域有广阔的应 用前景。
3.1 单波长单光束分光光度计
简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度， 一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高 的稳定性。
3.2 单波长双光束分光光度计
自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器 灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂， 价格较高。
3.3 双波长分光光度计
结语
光度方法作为一种常用检测手段仍将会 得到应用和发展。传统分光光度法与各种高 效分离方法，如色谱、毛细管电泳的连用和 与仿生学、化学计量学、动力学和流动分析 的结合将是广度分析最具发展前景的研究方 向，且将会在生命科学、环境科学、新材料 科学及医药学的研究中继续发挥作用。
2 多组分体系的测定进展
五、 紫外可见分光光 度技术与其他技术联用
试样前处理、化学分离和富集是传统光 度分析操作中的薄弱环节，研究与其它分析 和分离技术的良好结合和联用，是现代光度 分析的热点，也是前沿课题之一。
5.1 流动注射分析技术（FIA）
光度法与FIA结合的优点是试样和试剂用 量少，样品的分解、溶液的稀释、转移、分离 和富集均可由微机自动控制，且反应在密闭体 系中进行，因而简化了操作，避免了玷污及手 工操作所引起的人为误差，是准确度和精密度 获得提高，一般的进样频率达到每小时数十次 到数百次，更易实现自动化。
三、紫外-可见分光 光度计的分类及特点
(一)按仪器使用波长分类：
①真空紫外分光光度计（0.1-200 nm）； ②可见分光光度计（350-700 nm）； ③紫外-可见分光光度计（190-1100 nm）； ④紫外-可见-红外分光光度计（190-2500 nm）；
（二）按仪器使用的光学系统分类：
①单光束分光光度计； ②双光束分光光度计 ③双波长分光光度计
4.1 试剂


杂环偶氮类、荧光酮类、腙类、三氮烯类 和染料等新试剂的合成与应用仍然是研究 的热点。此类试剂的显色反应已涉及周期 表中绝大部分元素。 多数金属离子的有色多元络合体系的ε可达 105L/mol· cm级别，成为光度分析中最重要 和最灵敏的分析体系。

大环化合物是近年来发展最迅速的一类试 剂。大环化合物作为分析试剂，它可以是 借助其分子腔来实现分子或离子的选择性 识别，也可以是以离子型分子或中性分子 与客体形成可测定的络合物，还可以是以 金属化合物作为模拟酶起作用。此类试剂 通常选择性均较高。

冠醚类试剂
目前冠醚类试剂已在生化 及临床分析中得到广泛应用 ，如可测定血清、尿、鱼肉 等样品中微量的Ca2+、Li+ 、Na+、K+、Ag+、Pb2+和 Cu 金属卟啉络合物通常 水溶性差，反应速度 慢，目前已有水溶性 试剂合成，并将其与 金属反应速度的差异 应用于动力学多组分 同时测定。
5.4 动力学光度法
解决在光化学反应、辐射化学反应和酶催 化反应中，能量转化、酶的降解、生物合成等 的反应变化。
特点：时间辨别、快速扫描、测定生物化 学瞬间产物的吸收光谱和随时间变化值。
5.5 固相光度法
将有色络合物吸附或萃取在固相离子交 换树脂上，再在固相上进行光度测定，往往 是分离和富集同时完成，也可在HPLC和FIA 中应用，利用导数技术降低或消除背景的影 响。方法简单、快速、灵敏度高、选择性好 ，易于实现自动操作，特别适于环境水样等 样品的分析。
对于多组分混合物、混浊试样（如生物组织液） 分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情 况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的 灵敏度和选择性。