酶标仪的工作原理及基本结构

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酶标仪的名词解释

酶标仪的名词解释

酶标仪的名词解释酶标仪(enzyme-linked immunosorbent assay,简称ELISA),是一种用于检测和测定抗原或抗体浓度的分析方法。

它是通过将特定抗原或抗体与飞碟形或平板形的固相材料结合,再将待测样品中的抗原或抗体与此固相材料上的分子相互作用,进而进行分析和测定的一种实验方法。

酶标仪的运作原理:酶标仪的工作原理基于对抗原与抗体结合的特异性反应。

首先,在固相材料上涂覆具有抗原性的分子,使其与待测样品中的抗体发生特异性结合。

之后,通过添加特异性的抗体,将其与原始抗体结合。

此时,如果待测样品中存在目标抗原,那么这些目标抗原会与被涂覆的抗原发生特异性结合,形成抗原-抗体复合物。

然后,在这些复合物中加入酶标志的二抗,以便引入酶的活性。

接下来,通过添加一种酶底物,使酶底物与酶标志结合。

最后,通过测量反应产物的生成量,可以确定待测样品中抗原或抗体的浓度。

酶标仪的种类和应用:酶标仪分为酶标板酶标仪和微孔板酶标仪两种。

1. 酶标板酶标仪:酶标板酶标仪是一种经典的ELISA设备,采用96孔酶标板作为反应载体。

它广泛应用于医学、生物学等领域,可以检测和测定抗体、抗原、荷尔蒙、药物等分子的浓度,以及检测病毒感染、肿瘤标志物、免疫相关疾病等。

酶标板酶标仪具有简便、高通量、高灵敏度等特点,因此受到广泛的关注和应用。

2. 微孔板酶标仪:微孔板酶标仪是一种相对较新的ELISA设备,与酶标板酶标仪相比,它具有更小的体积和更高的自动化程度。

微孔板酶标仪通常配备有自动洗涤系统、温控设备、读取系统等,可以实现更快的反应速度和更精确的数据测量。

与酶标板酶标仪一样,微孔板酶标仪也广泛应用于医学、生物学等领域,成为研究人员进行检测和测定的首选设备。

酶标仪的优势和局限性:酶标仪作为一种常用的实验方法,在许多领域有着广泛的应用。

它具有高特异性、高敏感性和高度可重复性的优点,可以进行快速、准确和大规模的检测和测定。

然而,酶标仪也存在一些局限性,例如需要涵盖多个步骤的操作流程复杂,需要对设备和试剂进行专门的配置和调试,需要使用大量的试剂和材料。

酶标仪的原理及应用

酶标仪的原理及应用

酶标仪的原理及应用酶标仪(Enzyme-linked Immunosorbent Assay,简称ELISA)是一种基于酶反应原理的生化分析方法。

它广泛应用于医学诊断、生物学研究、环境监测以及食品安全等领域。

下面将从酶标仪的原理、操作步骤以及应用等方面进行详细介绍。

酶标仪的原理酶标仪原理主要基于免疫学的“抗原-抗体”反应。

在酶标仪实验中,首先将待测物(如细菌、病毒、蛋白等)与特异性抗体结合,在固定的试剂盘或板上形成抗原抗体复合物。

然后,通过添加与抗体结合的酶标记物,例如酶标记的辣根过氧化酶(HRP)或碱性磷酸酶(AP),使抗原抗体复合物与酶标记物进行特异性反应。

最后,通过加入底物使酶标记物发生催化反应,并转化为显色产物。

测量产物的光密度或发光强度,可以获得待测物的定量信息。

酶标仪的操作步骤酶标仪的操作步骤主要包括涂覆试样、孵育、洗涤、添加酶标物、孵育、洗涤和测定结果等几个主要过程。

1. 涂覆试样:将待测物(如蛋白、抗原、抗体等)溶液涂覆到微孔板上,通过静置或离心等方式将试样固定在孔底或表面。

2. 孵育:将标样或样品加入微孔板中,与已固定的待测物结合形成复合物,保温孵育一段时间,使反应充分发生。

3. 洗涤:通过加入缓冲液,用洗涤机或离心等方式清洗微孔板,去除未结合的物质,如杂质、底物残留等。

4. 添加酶标物:将酶标记的抗体或物质加入微孔板孵育,将其与已结合的待测物发生特异性反应。

5. 孵育:保温孵育一段时间,使反应充分发展。

6. 洗涤:通过加入缓冲液,用洗涤机或离心等方式清洗微孔板,去除未结合的物质。

7. 测定结果:加入合适的底物,使酶标记物发生催化反应,形成显色产物。

通过酶标仪测量光密度或发光强度,根据标准曲线或对照组数据计算出待测物的浓度。

酶标仪的应用酶标仪在医学诊断、生物学研究等领域具有广泛应用。

1. 医学诊断:酶标仪可用于检测特定抗体或抗原,例如检测病毒感染、肿瘤标志物、自身免疫疾病等。

通过测定样品中特定物质的浓度,可以帮助医生进行病情判断、疾病诊断和疗效评估。

酶标仪的工作原理

酶标仪的工作原理

酶标仪的工作原理
酶标仪是一种用于检测酶反应的仪器。

其工作原理如下:
1. 准备试剂:首先,将酶底物(通常是一种用于酶反应的底物)加入到待测样品中,使其与样品中的酶发生反应。

然后,将待测样品与特定的试剂和缓冲液混合,以提供适宜的反应环境。

2. 加入酶底物:将加有试剂的待测样品加入到酶标仪的反应孔中。

每个孔中都包含一个微小的吸附性表面,用于捕获和固定待测样品。

3. 激活酶反应:通过对反应孔中的样品施加特定的温度和时间条件,可以使酶底物与样品中的酶发生反应。

这个过程会导致酶底物的转化,生成一个可探测的产物。

4. 读取光学信号:酶标仪使用一种特定的波长的光源照射被固定的酶底物和产物。

根据酶底物和产物的属性,被固定的酶底物或产物会发出特定的光学信号。

酶标仪会检测这些信号并进行分析。

5. 数据分析:最后,通过对检测到的光学信号进行数学计算和分析,酶标仪可以确定待测样品中酶的活性或浓度。

这些结果可以用于研究酶的功能、酶活性的变化等。

酶标仪在医学、生物学、生物工程等领域中广泛应用,可以用于酶活性测定、药物筛选、蛋白质检测和基因表达分析等。

对于酶标仪的结构解析 酶标仪如何操作

对于酶标仪的结构解析 酶标仪如何操作

对于酶标仪的结构解析酶标仪如何操作酶标仪即酶联免疫检测仪。

是酶联免疫吸附试验的专用仪器又称微孔板检测器。

可简单地分为半自动和全自动两大类,但其工作原理基本上都是一致的,其核心都是一个比色计,即用比色法来进行分析。

测定一般要求测试液的最后体积在250μL以下,用一般光电比色计无法完成测试,因此对酶标仪中的光电比色计有特别要求。

酶标仪的结构:规格有40孔板,55孔板,96孔板等多种,不同的仪器选用不同规格的孔板,对其可进行一孔一孔地检测或一排一排地检测.酶标仪所用的单色光既可通过相干滤光片来获得,也可用分光光度计相同的单色器来得到.在使用滤光片作滤波装置时与一般比色计一样,滤光片即可放在微孔板的前面,也可放在微孔板的后面,聚光镜,光栏后到达反射镜,经反射镜作90°反射后垂直通过比色溶液,然后再经滤光片送到光电管.从酶标仪工作框图和光路图上可看出,它和一般的光电比色计有以下几点差异:1.盛装待测比色液的容器不再使用比色皿,而是使用塑料微孔板.微孔板常用透亮的聚乙烯材料制成,对抗原抗体有较强的吸附作用,故用它作为固相载体.2.由于盛样本的塑料微孔板是多排多孔的,光线只能垂直穿过,因此酶标仪的光束都是垂直通过待测溶液和微孔板的,光束既可是从上到下,也可以是从下到上穿过比色液.3.酶标仪通常不仅用A,有时也使用光密度OD来表示吸光度.酶标仪可分为单通道和多通道2种类型,单通道又有自动和手动2种之分.自动型的仪器有X,Y方向的机械驱动机构,可将微孔板L的小孔一个个依次送入光束下面测试,手动型则靠手工移动微孔板来进行测量.在单通道酶标仪的基础上又进展了多通道酶标仪,此类酶标仪一般都是自动化型的.它没有多个光束和多个光电检测器,如12个通道的仪器设有12条光束或12个光源,12个检测器和12个放大器,在X方向的机械驱动装置的作用下,样品12个为一排被检测.多通道酶标仪的检测速度快,但其结构较多而杂价格也较高.怎么使用酶标仪作为微孔板比色计的酶标仪,其基本功能不外乎一个比色测定,所不同的是在测定波长范围、吸光度范围、光学系统、检测速度、震板功能、温度掌控、定性和定量测定软件功能等方面的差异,当然全自动酶免疫分析系统还具有自动洗板、温育、加样等功能。

酶标仪原理及结构-科邦实验室

酶标仪原理及结构-科邦实验室

酶标仪的原理及结构酶标仪即酶联免疫检测仪,是酶联免疫吸附试验的专用仪器。

可简单地分为半自动和全自动2大类,但其工作原理基本上都是一致的,其核心都是一个比色计,即用比色法来分析抗原或抗体的含量。

酶标法是什么酶联免疫吸附试验方法简称酶标法,是标记技术中的一种,是从荧光抗体技术,同位素免疫技术发展而来的一种敏感,特异,快速并且能自动化的现代技术。

酶标法的基本原理是将抗原或抗体与酶用胶联剂结合为酶标抗原或抗体,此酶标抗原或抗体可与固相载体上或组织内相应抗原或抗体发生特异反应,并牢固地结合形成仍保持活性的免疫复合物。

当加入相应底物时,底物被酶催化而呈现出相应反应颜色。

颜色深浅与相应抗原或抗体含量成正比。

由于此技术是建立在抗原-抗体反应和酶的高效催化作用的基础上,因此,具有高度的灵敏性和特异性,是一种极富生命力的免疫学试验技术。

酶标仪的原理酶标仪就是应用酶标法原理的仪器,酶标仪类似于一台变相光电比色计或分光光度计,其基本工作原理与主要结构和光电比色计基本相同。

光源灯发出的光波经过滤光片或单色器变成一束单色光,进入塑料微孔极中的待测标本.该单色光一部分被标本吸收,另一部分则透过标本照射到光电检测器上,光电检测器将这一待测标本不同而强弱不同的光信号转换成相应的电信号,电信号经前置放大,对数放大,模数转换等信号处理后送入微处理器进行数据处理和计算,Z后由显示器和打印机显示结果。

微处理机还通过控制电路控制机械驱动机构X方向和Y方向的运动来移动微孔板,从而实现自动进样检测过程。

而另一些酶标仪则是采用手工移动微孔板进行检测,因此省去了X,Y方向的机械驱动机构和控制电路,从而使仪器更小巧,结构也更简单。

微孔板是一种经事先包理专用于放置待测样本的透明塑料板,板上有多排大小均匀一致的小孔,孔内都包埋着相应的抗原或抗体,微孔板上每个小孔可盛放零点几毫升的溶液。

其常见规格有40孔板,55孔板,96孔板等多种,不同的仪器选用不同规格的孔板,对其可进行一孔一孔地检测或一排一排地检测。

酶标仪的原理及应用实验

酶标仪的原理及应用实验

酶标仪的原理及应用实验酶标仪的原理酶标仪是一种用于检测酶活性的实验仪器,原理是通过测量底物的反应产物与酶反应所生成的物质的量的比例,从而确定酶活性的强度。

它主要由光源、检测系统、温控系统和数据分析软件等组成。

光源酶标仪的光源通常是白炽灯或氙灯,其特点是亮度高、颜色均匀,并且能够提供稳定的光源。

光源的光波长范围决定了酶标仪的检测范围。

检测系统酶标仪的检测系统通常由光电检测器和滤光片组成。

光电检测器可以将光信号转换为电信号,常用的有光电二极管和光电倍增管。

滤光片用于选择特定波长的光信号,以消除其他干扰信号。

温控系统酶标仪的温控系统用于维持反应体系的温度稳定。

通常采用Peltier元件来控制温度,可以在较短的时间内快速升温或降温。

温控系统的稳定性对于酶标仪的实验结果至关重要。

数据分析软件酶标仪通常配备了专业的数据分析软件,可以对实验结果进行处理和分析。

这些软件可以进行数据的图形化显示、数据的导出和保存等功能,方便用户对实验结果进行进一步的研究和分析。

酶标仪的应用实验酶标仪在生物医学领域有着广泛的应用,可以用于检测酶活性、蛋白质含量、抗体浓度等各种实验。

酶活性检测酶标仪可以通过测量酶催化反应产物的浓度来确定酶活性的强度。

常见的酶活性检测实验包括酶动力学研究、酶抑制剂筛选等。

蛋白质含量检测酶标仪可以通过测量蛋白质与染色剂的反应产物的光吸收值来确定蛋白质的含量。

这种方法被广泛应用于蛋白质定量、蛋白质纯化等实验。

抗体浓度检测酶标仪可以通过测量抗体与抗原结合产生的信号强度来确定抗体的浓度。

这种方法被广泛应用于免疫学研究、疫苗开发等实验。

其他应用除了酶活性、蛋白质含量和抗体浓度检测外,酶标仪还可以用于DNA浓度检测、细胞增殖实验、荧光标记实验等多种实验。

酶标仪实验的步骤1.准备实验材料,包括底物、酶、抗体等。

2.设置酶标仪的参数,如波长、温度等。

3.加入适量的底物和酶或抗体到反应体系中。

4.将反应体系放入酶标仪中,启动实验。

全自动酶标仪工作原理 全自动酶标仪工作原理

全自动酶标仪工作原理 全自动酶标仪工作原理

全自动酶标仪工作原理全自动酶标仪工作原理全自动酶标仪是医院检验科常用的一种医疗器械,它紧要是用来对酶联免疫反应等进行检测,并对试验结果进行读取和分析,这样可以诊断出人体的酶健康情形。

对于全自动酶标仪这类专业的医疗器械,其不仅仅用于医院检验科,而其可以通过偶联在抗原或抗体上的酶催化显色底物进行的,反应结果以颜色显示,通过显色的深浅即吸光度值的大小就可以判定标本中待测抗体或抗原的浓度,这一功能已经成熟应用于我国的疾控中心。

在食品安全领域,也有全自动酶标仪的用武之地。

例如它可以检测奶粉中的三聚氰胺、可以检测猪肉中的瘦肉精等,从而确保食品安全,保证人民群众的身体健康。

全自动酶标仪工作原理:使抗原或抗体结合到某种固相载体表面,并保持其免疫活性。

使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体,这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性,又保留酶的活性。

用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开,最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成确定的比例。

加入酶反应的底物后,底物被酶催化变为有色产物,产物的量与标本中受检物质的量直接相关,故可依据颜色反应的深浅进行定性或定量分析。

由于酶的催化频率很高,故可极大地放大反应效果,从而使测定方法达到很高的敏感度。

全自动酶标仪显现故障问题后该如何解决?全自动酶标仪在使用的过程中避开不了故障,显现故障后如何解决呢?故障现象:开机电源指示灯亮,液晶显示屏能显示字符,但显示时间较短。

故障分析:导致此种现象有两种可能,一是液晶显示器驱动—掌控电路显现故障;二是供应液晶显示器的电源电压不正常。

故障排出:打开仪器上盖,通电察看带散热片是否发热,若发热,可用数字万用表直流电压档测三端集成稳压块输出端,察看有无电压输出;若没有,说明电源有故障。

因三端集成稳压块内含过流限制和过热保护电路,为了判定是三端集成稳压块的故障还是后级负载短路引起的故障,可将仪器母板上三块电路板逐一拔出,通电再测量三端集成稳压块输出端电压,若拔出液晶显示驱动—掌控这块电路块时,三端集成稳压块的输出端电压恢复正常,则可初步判定是电路板上的负载有短路现象,认真检查该电路板直流供电系统的各个元器件,可能为以树脂壳包装的铝固体电解电容器已击穿造成短路等原因。

酶标仪工作原理及使用方法

酶标仪工作原理及使用方法

酶标仪简介:酶标仪即酶联免疫检测仪是酶联免疫吸附试验的专用仪器又称微孔板检测器。

可简单地分为半自动和全自动2大类,但其工作原理基本上都是一致的,其核心都是一个比色计,即用比色法来进行分析。

测定一般要求测试液的最终体积在250μL以下,用一般光电比色计无法完成测试,因此对酶标仪中的光电比色计有特殊要求。

酶标仪原理:酶标仪实际上就是一台变相光电比色计或分光光度计,其基本工作原理与主要结构和光电比色计基本相同. 图示是一种单通道自动进样的酶标仪工作原理图.光源灯发出的光波经过滤光片或单色器变成一束单色光,进入塑料微孔极中的待测标本.该单色光一部分被标本吸收,另一部分则透过标本照射到光电检测器上,光电检测器将这一待测标本不同而强弱不同的光信号转换成相应的电信号.电信号经前置放大,对数放大,模数转换等信号处理后送入微处理器进行数据处理和计算,最后由显示器和打印机显示结果. 微处理机还通过控制电路控制机械驱动机构X方向和Y方向的运动来移动微孔板,从而实现自动进样检测过程.而另一些酶标仪则是采用手工移动微孔板进行检测,因此省去了X,Y方向的机械驱动机构和控制电路,从而使仪器更小巧,结构也更简单.微孔板是一种经事先包理专用于放置待测样本的透明塑料板,板上有多排大小均匀一致的小孔,孔内都包埋着相应的抗原或抗体,微孔板上每个小孔可盛放零点几毫升的溶液.光是电磁波,波长100nm~400nm称为紫外光,400nm~780nm之间的光可被人眼观察到,大于780nm称为红外光。

人们之所以能够看到色彩,是因为光照射到物体上被物体反射回来。

绿色植物之所以是绿色,是因为植物吸收的大部分为红橙光和蓝紫光,但对绿色不吸收,反射出来,所以植物呈现为绿色。

酶标仪测定的原理是在特定波长下,检测被测物的吸光值。

随着检测方式的发展,拥有多种检测模式的单体台式酶标仪叫做多功能酶标仪,可检测吸光度(Abs)、荧光强度(FI)、时间分辨荧光(TRF)、荧光偏振(FP)、和化学发光(Lum)。

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酶标仪的工作原理及基本结构Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT酶免测试的工作原理吸光度测试的准确性对于酶免测试结果的重要性酶标仪的组成部分和工作原理第一节比色分析的基本理论许多化学物质具有颜色,有些无色的化合物也可以和显色剂作用而生成有色物质。

事实证明,当有色溶液的浓度改变时,颜色的深浅也随着改变。

浓度越大,颜色越深;浓度越小,颜色越浅。

因此,可以通过比较溶液颜色深浅的方法来确定有色溶液的浓度,对溶液中所含的物质进行定量分析。

如纳氏管比色法,它是按浓度由高到低,配好一系列标准浓度管,然后拿待测样品和标准管逐个比较,看和哪一个标准管的颜色最相近,便读取该标准管的浓度值为待测样品的浓度值,这就是(目视)比色法。

这种方法虽然比较简便,但是系列标准管不易保存,误差较大。

后来改用光电检测元件代替目视来测量被测溶液中物质的含量,这种方法叫光电比色法。

利用这种方法制成的仪器叫光电比色计。

光电比色计属于吸收光谱仪器范围。

一、光的性质从物理学中我们知道,光具有波动和微粒两种性质,通称光的波粒两象性。

在一些场合,光的波动性比较明显;在另一些场合,光则主要表现为微粒性。

首先,光是一种电磁波。

可以用描述电磁波的术语,如振动频率(υ)、波长(λ)、速度(c )、周期(T )来描述它。

我们日常所见到的白光,便是波长在400~760nm之间的电磁波,它是由红橙黄绿青蓝紫等色,按照一定比例混合而成的复合光。

不同波长的光被人眼所感受到的颜色是不同的。

在可见光之外是红外线和紫外线。

各种色光及红外线、紫外线的近似波长范围如表1所示。

表1 各种色光及红外线、紫外线的近似近波范围单位:nm除了波动性外,光还具有微粒性。

在辐射能量时,光是以单个的、一份一份的能量(E=hυ)的形式辐射的。

式中υ是光的频率,h为普朗克常量。

同样,光被吸收时,其能量一份一份地被吸收的。

因此,我们可以说,光是由具有能量(hυ)的微粒所组成的,这种微粒被称为光子。

由式中可知,不同波长的光子具有不同的能量。

波长越短,即频率越高,能量越大。

反之亦然。

光子的存在可以从光电效应中得到充分的证明。

二、光的互补及有色物质的显色原理若把某两种颜色的光按照一定的比例混合,能够得到白色光的话,则这两种颜色的光就叫做互补色。

图1中处于直线关系的两种光为互补色。

如绿光和紫光为互补色,黄光和蓝光为互补色等等。

图1 互补色光示意图图2 高锰酸钾溶液的光吸收曲线物质的颜色与光的吸收、透过、反射有关。

由于物质的性质和形态不同,所以呈现出不同的颜色。

透明物质的颜色就是它透过光波的颜色。

不透明物质的颜色是其反射光波的颜色。

有色溶液对光的吸收是有选择性的。

各种溶液之所以会呈现不同的颜色,其原因是因为溶液中的有色质点(分子或离子)选择性地吸收某种颜色的光所致。

实践证明,溶液所呈现的颜色是它的主要吸收光的互补色。

如一束白光通过高锰酸钾溶液时,绿光大部分被选择吸收,其他的光透过溶液。

从互补色示意图可以看出,透过光中除紫色外,其他颜色的光两两互补。

透过光中只剩下紫色光,所以高锰酸钾呈紫色。

通常用吸收曲线来描述溶液对各种波长的光的吸收情况。

让不同波长的光通过一定浓度的有色溶液,分别测出它对各种波长的光的吸收程度(用吸光度A来表示),以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图,所得到的曲线称为溶液的吸收曲线或吸收光谱图。

例如,高锰酸钾吸收曲线如图所示。

图2中C1、C 2、C3分别代表不同的浓度,C1< C2< C3。

从图2中可以看出,在可见光范围内,高锰酸钾溶液对波长为525nm左右的绿色光吸收程度最大,而对紫色和红色光很少吸收。

对于任何一种有色溶液,都可以测绘出它的吸收曲线。

光吸收最大处所对应的波长叫最大吸收波长。

浓度不同的同一种溶液,其吸收光谱的形状和最大吸收波长是一样的,也就是说,不同的物质都具有其特定的吸收光谱。

如同根据指纹可以辨认众人一样,在光谱分析中,可以根据吸收光谱的不同来鉴别物质。

从图2中还可以看出,溶液的浓度越大,对(绿)光的吸收程度越大。

因此,可以利用这部分光线通过溶液后被吸收的程度来确定溶液的浓度。

如可用绿色光来对高锰酸钾溶液进行比色测定。

由于有色物质对光的吸收具有选择性,因此,在进行比色测定时,只能用光波中能被有色溶液吸收的那部分光线,即应该有单色光进行比色测定。

至于不被有色溶液吸收的光线,则应设定在未透过有色溶液之前或之后将其消除掉。

滤光片就起这个作用。

根据前面所叙述的理由可知,选择滤光片的原则应是:滤光片的颜色应与待测溶液的颜色为互补色。

三、朗伯-比尔(Lamber-Beer)定律溶液颜色的深浅与浓度之间的数量关系可以用吸收定律来描述。

它是由朗伯定律和比尔定律相结合而成的,所以又称朗伯-比尔定律。

当一束平行单色光照射到均匀、非散射的溶液时,光的一部分被吸收,一部分透过溶液,一部分被比色皿的表面所反射。

设入射光的强度为I O ,吸光度的强度为Ia ,反射光的强度为Ir,透过光的强度为It。

则它们之间有如下关系:Io=Ia+Ir+It在实际比色分析时,所用的比色皿都是同质料、同规格的,因此反射光的强度为一定值,不会引起误差,即反射光的影响可以不考虑。

这样,上式可简化为:Io=Ia +It当入射光的强度一定时,被吸收的光的强度越大,透过光的强度就越小。

这就是说,光强的减弱仅仅与有色溶液对光的吸收有关。

在比色分析中,常把透过光的强度占入射光的强度的百分比[(It / Io)%]称为透过率或透射比,用T表示,即T=(It / Io)%。

T越大,表明有色溶液的透光程度越大。

当一束平行单色光通过有色溶液时,由于溶液吸收了一部分光线,光线的强度就要减弱。

溶液的浓度越大、透过的液层越厚、入射的光线越强,则对光线的吸收就越多。

如果入射光的强度不同,则光的吸收只与液层厚度及溶液的浓度有关。

它们之间的关系可以用下式表示:A=K·C·L式中,A为吸光度;K为吸(消)光系数;C为溶液的浓度;L为液层厚度。

此公式说明:在入射光一定时,溶液的吸光度与溶液的浓度及液层厚度成正比。

此式就是光的吸收定律的数学表达式,又叫朗伯-比尔定律。

这一定律是比色分析和其他吸收光谱分析的理论基础。

吸光系数K=A/(C·L),它表示有色溶液在单位浓度和单位厚度时的吸光度。

在入射光的波长、溶液的种类和温度一定的条件下,K为定值。

K值越大,说明比色分析时的灵敏度越高。

吸光度A与透射比T的关系如下:A=-lg T即吸光度A与透射比T的负对数成正比。

四、定量方法用光电比色计和分光光度计测定有色溶液的浓度有计算法和标准曲线法两种。

计算法必须严格遵守朗伯-比尔定律的应用条件,方能得到准确的结果。

(一)计算法根据被测溶液浓度的大致范围,先配制一已知浓度的标准溶液。

用同样的方法处理标准与被测溶液,使其成色后,在同样的实验条件下,用同一台仪器分别测出它们的吸光度。

在标准溶液中:A S=K S·C S·L S在待测溶液中:A x=K x·C x·L x将两式相除可得: A S /A x=K S·C S·L S/(K x·C x·L x)如果测定时选用相同厚度的比色皿使L相等,并使用同一波长的单色光,再保持温度相同,则K也相等。

这样上式可简化为:A S /Ax=C S/ C x由此可见,在满足上述条件下,溶液的吸光度与其浓度成正比。

这一关系式是设计光电比色计和分光光度计的基础,也是比色分析的基本计算公式之一。

式中标准溶液的浓度已知,A S和Ax可以用光电比色计测量出来,这样,待测溶液的浓度便可以由下式求出:Cx= C S· A x/ A S由于仪器的性能和工作环境都是在不断变化的,因此,在采用计算机时,必须每次都要对标准液和被测液进行测量,然后利用上式进行计算,否则,会带来较大的测量误差。

再者,光电比色计在使用时,一般都或多或少会偏离朗伯-比尔定律,故欲得到准确的测量结果,常采用标准曲线法。

(二)标准曲线法这种方法分以下几步进行:(1)先配制5种以上标准浓度的溶液;(2)测出每种溶液的吸光度A;(3)做A、C标准曲线图,如图3所示。

图3 标准曲线有了标准曲线图,便可以对溶液进行测量。

在同样工作条件下,用仪器测出A x后,查标准曲线,即可求得被测溶液的浓度值C x 。

为了方便工作,现代光电比色计大都加有对数运算放大器,使用时只要选用一种合适的标准溶液进行定标,然后便可以直接读取溶液的浓度值,使工作效率大大提高。

第二节光电比色计的基本结构利用光电池或光电管等光电元件作检测器,来测量通过有色溶液的透射比或吸光度,进而求出物质含量的方法叫光电比色法。

基于这种方法而设计成的仪器叫光电比色计。

一般的光电比色计由光源、滤光片、比色皿、光电检测器、放大和显示等6部分组成。

光电比色计的方框图如图4所示。

图4 光电比色计方框图光源发出的复合光经滤光片滤除后,变为近似的单色光。

此单色光通过比色皿时,被比色皿中盛放的样品液吸收掉一部分,然后照在光电检测器上。

光电检测器将照在它上面的光信号的强弱转变为电信号的大小,最后由显示部分将测量结果显示出来。

一、光源理想的光源应在整个所需要的波长范围内具有均匀的发光强度,也就是说,它的光谱应该包括所用的波长范围内有波长的光,光的强度应该足够大,并且在整个光谱区中,其强度不应随波长有显示的变化。

实际上,这种理想的光源并不存在,所有光源的光强都随波长而变。

在可见光范围内常用的光源有钨丝灯和卤钨灯。

(一)钨丝灯钨丝灯是可见光区和近红外区最常用的光源,它适应的波长范围在320~2500nm之间,如图5所示。

钨丝灯靠电能将钨丝加热至白炽而发光,它的光谱分布与灯丝的工作温度有关。

钨丝灯的特点是结构简单、价格便宜、寿命较长,通常可以工作1000h以上。

图5 钨丝灯的能量曲线其不足之处是,在点燃时钨丝会不断向外蒸发出钨分子。

灯丝的温度越高,蒸发速度越快。

钨丝的蒸发会使灯丝变细,缩短寿命,更重要的影响是蒸发出的钨分子到达灯泡的内壁时,会沉积在内壁上,随着工作时间的延长,内壁沉积的钨会越来越厚,使灯泡透出来的光越来越弱。

严重的会使灯壁发黑,无法使用。

使用卤钨灯可以解决这一问题。

(二)卤钨灯卤钨灯是在钨灯中加入适量的卤素或卤化物(如碘钨灯内加入纯碘,溴钨灯中加入溴化氢)而制成的,有时也称作钨卤素灯和卤素灯。

其灯壁多采用石英或高硅氧玻璃。

卤钨灯有比普通钨灯高得多的发光效率和长得多的寿命,这主要是因为在卤钨灯中,钨蒸气在靠近灯壁的低温区与卤素相结合,生成了挥发性的卤化钨气体。

由于灯泡内的热对流,使卤化钨气体产生流动。

当卤化钨碰上高温灯丝时,又分解成卤素和钨。

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