| 发布日期：2023-02-03 |
紫外可见吸收光谱是由于分子（或离子）吸收紫外或者可见光（通常200-800nm）后发生价电子的跃迁所引起的。由于电子间能级跃迁的同时总是伴随着振动和转动能级间的跃迁，因此紫外可见光谱呈现宽谱带[1]。
吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸光度记录下来，就可获得该化合物的紫外吸收光谱。朗伯-比尔定律是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律。在确定条件下测量标准物质的吸收峰及其对应的波长值，可以得到该物质的最大吸收波长。然后在选定的波长范围内(或最大波长值)，以标准溶液的浓度和吸光度为横坐标和纵坐标，绘制复合溶液标准曲线，得到相应的数学方程[2]。根据标准曲线方程计算待测溶液中待测化合物的含量。
朗伯-比尔定律：A=lg(I0/It)=εbc
A：吸光度，描述溶液对光的吸收程度;
b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位:
c：溶液的摩尔浓度，单位 mol/L;
ε：摩尔吸光系数：单位mol·L-1·cm-1；在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度[3];
验证标液：铁（44.8mg/L）
试剂：试剂A、试剂B
1—0.448mg/L Fe+0.5ml试剂A和0.5ml试剂B
2—0.896mg/L Fe+0.5ml试剂A和0.5ml试剂B
3—2.688mg/L Fe+0.5ml试剂A和0.5ml试剂B
4—4.480mg/L Fe+0.5ml试剂A和0.5ml试剂B
5—5.376mg/L Fe+0.5ml试剂A和0.5ml试剂B
实验对样品进行检测，所用设备如下：
光谱仪：MS11639-E40090093（200-1100nm）
光源：HL10000-mini-D51010172
光纤：QP100-0.2-SRR-SS
采样附件：三通液体光谱测量池、石英比色皿
光源通过光纤连接液体测量池的一端，光谱仪通过光纤连接液体测量池的另一端，光谱仪和光源都插上相应的电源适配器，数据线连接电脑。
样品紫外可见光谱采集过程如下图所示：
铁：空白校零→取10ml样品→加0.5ml试剂A和0.5ml试剂B→摇匀后，静置显色5分钟→采集吸收光谱，记录读数
采集图谱如下：
选用516nm的特征峰，选取随浓度增加吸光度增大的浓度范围，绘制铁离子浓度——吸光度曲线[4]：
选取其中线性段拟合得定量测量浓度范围为0mg/L~4.480mg/L，铁离子浓度——吸光度线性方程为y=0.2259x+0.0038，R2=0.9998。
本实验采用紫外-可见光谱对铁离子进行定量检测，选用516nm的特征峰得到铁离子浓度-吸光度的标准曲线，其中线性段拟合得定量测量浓度范围为0mg/L~4.480mg/L，R2=0.9998，标准曲线的方程式是：y=0.2259x+0.0038，检测结果表明可以铁离子浓度和吸光度成线性关系，可以通过光谱定量分析测得样品浓度。
本研究中使用的仪器为如海光电所研发的光谱仪MS2000和连续卤钨灯HL10000-Mini。
MS2000制冷型光纤光谱仪
1. 产品介绍
MS2000 是一款基于对称CT光路设计的工业级别微型光纤光谱仪，采用焦距98mm结构设计小巧，光谱范围可配置，采用N.A0.08数值孔径， 分辨率高，最佳可达0.07nm；杂散光低，~2‰。温度漂移小，适应于激光测量、等离子体发射光谱测量、颜色测量、吸光度测量和拉曼测量等多个工业现场测量。是一款高性价的工业级光纤光谱仪。
2. 规格参数
产品型号 | MS2000 |
光纤接口 | Key-SMA905 |
狭缝 | 10μm、20μm、25μm、50μm、100μm、200μm（可根据客户要求定制） |
入射焦距 | 98mm |
出射焦距 | 98mm |
可选择光栅 | 300g/l、500g/l、600g/l、900g/l、1200g/l、1800g/l、2400g/l |
检测器 | CMOS检测器 |
数值孔径 | 0.08 |
像元通道数 | 2048 |
杂散光 | ~2‰。 |
波长温漂 | ~0.1pixel/℃ |
光纤插拔一致性 | ≦7% |
AD采样 | 16bit |
数据接口 | USB2.0、RS232 |
扩展功能接口 | 24PIN |
采集模式 | 单次、连续、软件触发、同步外触发、异步复位外触发 |
检测器积分时间 | 50μs-65S |
CCD读出噪声 1＊ | ≦30 |
CCD 动态范围 2＊ | 3500:1 |
信噪比 | 380：1 |
响应线性度 3＊ | ≥98% |
重量 | 630g |
尺寸 | 125mm × 95mm×35mm |
工作温度 | 0℃~40℃ |
工作湿度 | 20%-85% |
1＊ 积分时间10ms，CCD 读出噪声的均方根
2＊ CCD动态范围为2ms积分时间情况 饱和值/CCD 读出噪声的均方根
3＊ 响应非线性度为校准之前
3. 产品特点
◆基于传统CT光路设计，专业的杂散光吸收结构和高性能平面反射光栅，光路杂散光~2‰。
◆采用NA.0.08 数值孔径， 分辨率高，最佳可达0.07nm。
◆平台化设计，可以配置300g/l-2400g/l多种规格光栅。
◆专利和独有的低温漂设计，波长温漂~0.1pixel/℃。
◆key-SMA905设计， 可适配如海带销多芯密排集束光纤， 光纤插拔强度一致性≦7%。
◆配置紫外增强线阵CMOS检测器，紫外光谱响应强。
◆高性能AD量化采样电路， CCD量化背景噪声≦30RMS（100ms积分时间）。
◆配置USB、串口多种通讯接口， 配置24PIN交互接口，配置专有DAC和ADC，可实现配套光源的使能、强度控制和功率反馈。
4. 应用领域
◆ 紫外吸收
◆ 水质分析
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