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紫外可见光分光光度计

紫外可见光分光光度计

别名 UV-Vis分光光度计 / 紫外可见分光光度计 / UV-Vis spectrophotometer / 紫外可见光谱仪 / UV-Vis / 紫外分光光度计 / UV-Vis光谱仪 / 紫外可见吸收光谱仪
仪器型号 岛津 2600i
服务周期 3~5 工作日

项目介绍

基本原理

紫外可见近红外分光光度计(UV-VIS-NIR Spectrophotometer)基于物质对紫外(190~400 nm)、可见(400~780 nm)与近红外(780~2600 nm)波段光的吸收、透射与反射特性,对固体和液体样品进行光学表征。SolidSpec-3700 采用双光栅单色器(Double Monochromator)分光,从深紫外到近红外全程实现高波长分辨率(0.1 nm)与超低杂散光(220 nm 处 0.00008% 以下),配合光电倍增管(PMT)、InGaAs 与冷却 PbS 三检测器分段接收,在 240~2600 nm 全波段获得稳定信噪比。双光束测光方式以参比光实时扣除光源漂移,吸光度测光范围 −6~6 Abs,支持高浓度与低透过率样品测量。仪器配备φ6 cm 硫酸钡(BaSO₄)积分球,可进行透射率(直透/扩散透过)与反射率(固定 8° 入射角正反射/扩散反射,光点直径 3 mm)测量,是固体光学材料(玻璃、滤光片、薄膜、涂层、光伏组件等)光谱表征的专用设备。

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仪器参数

参数

范围

波长范围

190–2600 nm

分辨率

±0.1 nm

吸光度范围

-6–6 Abs

测光类型

吸光度(Abs)、透射率(%)、反射率

杂散光

<0.0001% (220 nm)

典型应用场景

▎光学材料与元件

  1. 光学滤光片透过率曲线与截止波长测定

  2. 光学玻璃、窗口材料全波段透过与吸收特性评估

▎薄膜与镀膜

  1. 减反膜、增透膜反射率光谱评估

  2. 镀膜玻璃与功能涂层光学性能验证

▎建筑与光伏

  1. 建筑玻璃可见光透射比、太阳能总透射比测定(GB/T 2680)

  2. 光伏组件、背板与封装材料光谱特性评估

▎深紫外与特种材料

  1. 深紫外光学元件透过率评估(氘灯窗片、DUV 滤光片)

  2. 辐射冷却材料太阳光谱反射率研究

▎失效分析

  1. 涂层老化、变色后反射光谱变化对比

  2. 材料表面处理均匀性的光学评估

测试模式

吸光度测量(Absorbance)

双光束下按 A = −lg(I/I0) 计算吸光度,量程 −6~6 Abs,覆盖从高透过到极低透过(高浓度)样品。液体样品配比色皿用于定量分析,固体样品可测吸收光谱(如深色滤光片、薄膜)。宽量程配合超低杂散光保证高吸光度区的线性与准确性。

透射率测量(Transmittance %)

输出样品在 190~2600 nm 全波段的透过率百分比光谱,支持直透(正透过,样品架)与扩散透过(积分球收集前向散射光)两种方式。适用于光学滤光片、玻璃、薄膜、窗片等透明/半透明固体的透过率曲线、截止波长与均匀性评估。

反射率测量(Reflectance %)

固定 8° 入射角正反射测量(光点直径 3 mm)+ 积分球扩散反射测量,输出反射率百分比光谱。适用于不透明固体:涂层、镀膜、金属表面、陶瓷、光伏背板等,评估反射性能、膜层质量与光学设计验证。

样品要求

样品要求

紫外可见分光光度计(岛津 2600i)采用液体池、固体样品架与积分球等不同附件,样品形态与装夹方式直接决定能否测试及数据有效性。送样前请按下表准备,液体样品需自备空白参比或说明空白配制方式。

样品类型

推荐尺寸/量

具体要求

注意事项

溶液/液体

不少于 3~5 mL,按测试点数预留余量

澄清、无悬浮颗粒与气泡;浓度控制在吸光度 0.2~1.0 区间为宜

需注明溶剂种类;强酸强碱、易挥发或腐蚀石英池的体系请提前说明;需提供空白参比液

薄膜

不小于 10 mm×30 mm,平整无褶皱

厚度均匀,可贴合固体样品架夹持;需注明膜厚

过软或易卷曲的膜需自行固定在载片上;透过率过高或过低时建议与工程师确认稀释或叠加方案

块材/片材

单面不小于 10 mm×10 mm,厚度以能放入样品架为准

待测面平整、清洁、无划痕与油污;两面尽量平行

需测反射时请说明测试面;不透明样品须配积分球附件,需与工程师确认

粉末

约 0.5~1 g

干燥、粒度均匀;可压片或置于粉末样品池中测试

压片需自备或委托压片,稀释剂种类与配比需与工程师确认;吸湿性粉末请密封送样

棒材/纤维

长度以能固定于样品架为准,建议与工程师确认

表面清洁,直径均匀

细纤维、单丝类样品需专用夹具,需提前沟通

· 不满足要求时的处理:样品浑浊、浓度超出线性范围、尺寸过小或形态特殊时,可协助过滤、稀释、压片或更换附件,具体方案与可行性需与工程师确认。

· 送样请附测试需求说明:波长范围、测试模式(吸光度/透过率/反射率)、溶剂与空白信息,以便安排 3~5 个工作日内出结果。

测试步骤

1 样品准备和前处理

· 固体片/薄膜/玻璃:清洁测试表面(无尘、无指纹),尺寸适配样品架或积分球开口;反射率测量保证光点 3 mm 区域平整无缺陷

· 液体样品:装入标准比色皿(紫外区用石英比色皿),液面澄清无气泡

· 按测光类型选择附件:直透用样品架,扩散透过/扩散反射用积分球,正反射用 8° 反射附件

2 测试条件和设置

· 开机预热光源(氘灯/卤素灯)至稳定,设置波长范围 240~2600 nm 与扫描间隔(分辨率 0.1 nm 档)

· 选择测光类型(吸光度/透射率/反射率),检测器按波段自动切换(PMT/InGaAs/PbS)

· 执行基线校正:透射模式用空气或空白参比做 100% 基线,反射率模式用标准白板校正 100% 反射

3 数据采集

· 双光束模式下自动扣除光源漂移,启动波长扫描采集光谱

· 多模式或多附件测量时逐一采集并记录条件(测光类型、扫描范围、采样间隔)

· 高吸光度样品(Abs>3)验证线性范围,监控杂散光对深紫外区的影响

4 数据处理和结果

· 光谱处理:平滑、峰值/谷值定位(截止波长、峰值透过率)、区域积分(太阳能总透射比计算)

· 数据换算:T% 与 Abs 互算(A = −lgT);反射率归一化至白板基准

· 生成报告:标注测光类型、波长范围、扫描参数与样品信息

常见问题

  1. 1:透射率和吸光度怎么换算?

    A1:A = −lgT(如 T=10% 对应 A=1.0)。仪器可直接输出两种模式,报告需注明采用的测光类型,二者不可混用。

    Q2:什么样品用反射率模式?

    A2:不透明固体:涂层、镀膜、金属表面、陶瓷及无法透过测量的薄膜。本机固定 8° 入射角正反射 + 积分球扩散反射,光点直径 3 mm。

    Q3:为什么反射率固定 8° 而不是 90°?

    A3:8° 小角度入射可避免镜面反射光从积分球开口逃逸,兼顾正反射与扩散反射的收集效率,是涂层/镀膜反射率测试的常用约定。

    Q4:SolidSpec-3700 和普通紫外可见分光光度计(如 UV-2600)有什么区别?

    A4:SolidSpec 专为固体大样品设计:波长覆盖至近红外 2600 nm(三检测器分段)、双光栅单色器超低杂散光(220 nm 处 0.00008%)、大型样品室与 6 cm 硫酸钡积分球,适合玻璃/薄膜/涂层等固体光学表征;普通 UV-Vis 侧重液体定量,波长一般至 1100 nm。

    Q5:−6~6 Abs 的宽量程有什么用?

    A5:支持超高浓度或极低透过率样品(深色滤光片、高浓度溶液)的定量与透过表征,配合 0.00008% 超低杂散光保证高吸光度区的线性与准确性。

    Q6:深紫外区(240~300 nm)测量要注意什么?

    A6:光路使用石英材质(比色皿/窗片),氘灯充分预热,避免环境湿度吸收;必要时增大扫描时间或重复累加提高信噪比。

典型案例

案例一:辐射冷却材料太阳光谱反射率评估

【背景】

辐射冷却(Radiative Cooling)材料需在太阳光谱区(0.3~2.5 μm)高反射、在大气窗口高发射,以积分球附件测量全波段反射率(参考:Li et al., Science 2019, 364, 760-763 及岛津积分球应用报告)

【测试条件】

  • 积分球扩散反射模式,波长范围 0.3~2.5 μm(本机 240~2600 nm 覆盖)

  • 标准白板校正 100% 反射基线

【分析结果】

结构材料在太阳光谱区实现高反射率(接近 0.9 量级),在 8~13 μm 大气窗口具有高发射率,实现被动辐射冷却(数值为文献公开结果)

【结论】

紫外-可见-近红外积分球反射光谱是辐射冷却材料光学性能评估的核心手段;案例基于公开文献数据,非本实验室实测,可替换为实测案例

案例二:光学滤光片透过率与截止波长测定

【背景】

带通滤光片来料验收,需确认中心波长透过率峰值与带外截止性能(示例场景,非实测)

【测试条件】

  • 透射率模式,240~2600 nm 全波段扫描,分辨率 0.1 nm 档

  • 空气 100% 基线校正

【分析结果】

获得透过率-波长光谱曲线,定位峰值透过率、50% 截止波长与带外抑制水平(具体数值需实测数据填充)

【结论】

全波段透过率光谱可完整评估滤光片光学指标,为来料验收提供判定依据;案例为典型应用示例,非实测数据,需以实际检测报告替换