紫外可見光分光光度計的過去與未來

分類:Technology 發佈:2015-01-12, 週一
UV1901 雙光束紫外可見光分光光度計

在1930年代,科學家從對於維生素的研究指出,維他命A有吸收紫外光的現象。之後,美國利用紫外光可見光 (UV-Vis)來測量士兵口糧內的維他命含量。這項研究最終在1940年代初期,發展成商用的紫外可見光光譜儀。

在1941年,貝克曼儀器公司(Beckman Instruments)推出全世界第一台商用紫外光 / 可見光 分光光度計 DU UV-Vis Spectrophotometer,這台分光光度計,可將從前需要數小時、甚至數天的測量過程,縮短到幾分鐘。雖然現代的紫外可見光分光光度計已經不可同日而語,但基本的運作原理還是大同小異:測量光線通過樣品前後的光通量差異,根據光線被吸收的程度,量測液態樣品的特性。

貝克曼儀器公司推出全球第一部分光光度計

現代的紫外可見光分光光度計(之後簡稱 UV / VIS),已經發展出數種不同的架構,以適用於不同的測試需求。UV / VIS 儀器有兩種主流的類型:「色散式 (Dispersive)」以及「光二極體陣列式 (Photodiode Array)」:

  1. 色散式的儀器會在光線通過樣品之前,將光源的白光,以繞射光柵(作為「波長選擇器」),過濾出某種單一波長的光線,最後由光二極體檢測該光線的強度。繞射光柵是「單色器 Monochromator」的一種,從前也有用三稜鏡的儀器,但現在比較少見。
  2. 光二極體陣列式的儀器,則是直接將白光照射樣品以後,再利用色散器將光線拆解成不同波長的光線,再以每個光二級體能個別感測不同波長光線的「光二極體陣列」,解讀光線的吸收程度。他的特色是快速,但有些缺點,有待未來更進步的光偵測器及相關技術有所突破,因此,目前還是色散型的儀器較為常見。

現代色散型的 UV / VIS 儀器根據光源的設計方式,可分為兩種:

單光束 (Single Beam):構造是一個單一光源(也有利用雙光源,分別產生紫外光與可見光的設計,如勢動科技的「UV1700 經濟型單光束紫外光/可見光分光光度計」),加上一個單色器、一個比色液槽註一、一個偵測器構成。構造簡單、價格也最便宜。即使是德製的「EMC-11-UV 單光束紫外可見光分光光度計」,也一樣可讓您用意想不到的價格獲得一部高品質的儀器。

single bean UV-Vis Spectrophotometer
單光束紫外光/可見光分光光度計架構圖

雙光束 (Double Beam):直接有兩個光源、兩組比色液槽,及兩組偵測器。如勢動科技UV1901 系列雙光束紫外 / 可見光分光光度計,就是這樣的架構,不但性能優異,價格也相當親民,是一台在市場上高性價比的儀器。

Dual Bean UV-Vis Spectrophotometer

雙光束紫外光/可見光分光光度計架構圖

未來的紫外可見光分光光度計,還是會不斷地進化。而且它將朝著「方便使用」、「可攜」、以及「應用專門」等方向繼續改進。另外,對於固體樣品的分析領域,像太陽能電池研究,半導體產品,以及表面塗層鍍膜材料等等,UV / VIS 儀器還是不斷地進步。另外,光源技術的突破,如LED光源註二,也為 UV / VIS 帶來新的生命。這種新型光源,不但有機會改進傳統的 UV / VIS 儀器,對於手持式裝置,將帶來新的應用領域。而遠距感測器(透過光纖設備)能更進一步將樣品的量測,帶到實驗室外面完成。

[註一] Cuvette 有多種中文翻譯,比色液槽比色槽比色管光析管透光槽樣品槽

[註二] 紫外線發光二極體 (UVC LED, Ultraviolet Light-emitting Diodes)

 

勢動科技專業代理各式材料檢驗材料測試儀器,為您提供各種適合您的應用領域的通用儀器專用儀器