电场化学仪表第二节光电比色计与分光光度计的主要部件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 光电比色计和分光光度计的主要部件,分析仪器组成：,由光源、单色光器、比色皿、光电元件和检测显示等组成,一、光源,可见光区和红外区：,用钨丝白炽灯,紫外区：,氢弧灯或氘灯,(nm),相对能量,%,0,20,40,60,80,300,500,700,900,100,180400nm,交流,4V8A,直流,350V80V,工作电流,300mA,(nm),相对能量,%,0,20,40,60,80,200,300,400,500,100,(nm),相对能量,%,0,25,50,75,200,300,100,二、单色光器,定义：,用来获得单色光的器件,滤光片、棱镜、光栅,1,.,滤光片,:,由有色玻璃制成,作用：,当复合光透过滤光片时，经滤光片选择性吸收，其透色光为一近似的单色光滤光片质量：用最大透光度T和T/2两点间的波长差衡量，其值越小越好，常规值在30100nm，干预滤光片其值可小于5nm,复合滤光片,:,由两块有色玻璃联合使用,(nm),T,T,max,T,max,/2,(nm),T,滤光片选择:滤光片透光率最大的波长与溶液最大的吸收波长一样或相近,互补原那么、根据的被测物质的最大吸收波长选择滤光片、曲线法,用普通光学玻璃制作其玻璃的透光范围在,300nm,以上；紫外区用石英玻璃,2.,棱镜,:,利用棱镜的散射作用，结合其他光学器件可获得多种单色光,当,i,1,i,2,时，,最小，即最小偏向角,i,1,i,2,偏向角,i,2,i,1,A,B,C,E,F,3.,光栅,由刻有大量等宽、等距、平行线条的光学玻璃,特点：1cm内可达万条以上,刻痕都相当于不易透光的毛玻璃,利用光的衍射和干预现象进展分光的,满足,产生明条纹,光栅常数,衍射角,衍射光的波长,光谱级次,三、光电元件,作用：,将光能转换成电能，转换方法基于光电效应,.,光电效果：,光是由能量为,hv,的粒子流组成，其打到不同性质的光电元件材料上时，可产生不同的光电效应。

1.,外光电效应：,在光线照射下，电子由物体表面逸出如光电管和光电倍增管2.,阻挡层光电效应：,在光线作用某物体上，在物体上产生一定方向的电动势的现象如光电池3.,内光电效应：,在光的作用下，物体的电阻率发生改变的现象如光敏电阻应用：,光电比色计、分光光度计的光电转换元件有光电管、光电倍增管和光电池,一光电管,2.,工作原理：,暗电流：,当光电管的阴阳两极间加上电压时，在没有光照的情况下，电路中有一微小的电流流过（,10,-9,A,）,原因：,由漏电流、阴极热电子、管内残余气体的电离,1.,结构,:,特点：,光电阴极面积大，灵敏度较高，一般积分灵敏度可达,20,200A/lm,；暗 电流小，最低可达,10,-14,A,缺点：,真空光电管一般体积都比较大、工作电压高达百伏到数百伏、玻壳容易破碎等真空光电管由玻壳、光电阴极和阳极三部分组成为了防止氧化，将管内抽成真空光电阴极即半导体光电发射材料，涂于玻壳内壁，受光照时，可向外发射光电子阳极是金属环或金属网，置于光电阴极的对面，加正的高电压，用来收集从阴极发射出来的电子光电流：当某一频率的光照射阴极时,阴极材料中的电子获得足够的能量,从阴极外表逸出,在外电场的作用下奔向阳极,由此产生的电流为光电流。

停顿照射光电流便消失红 限：入射光的频率只有等于和大于某一极限频率时，才能产生光电流，该极限频率称为红限,特点：不同的材料制成的光电阴极红限不同，阴极材料用多种金属或金属化合物,例如：光电管GD-5紫敏是锑铯阴极，红限700nm,GD-6(红敏)是银氧铯阴极，红限1700nm,逸出功,(W),：,电子从金属表面逸出需克服金属正离子的引力而做的功,不同材料逸出功不同3.,光电管特性,光谱特性：当红时，光射到同一光电管的阴极，I0一样，但光电子数随频率的不同而变化的现象光电特性：,当光电管阴极和阳极间加一定电压时，,光电流与入射光的光通量,的关系,光通量（,lm,）,光电流,uA,真空式,400,600,800,1000,2,4,6,8,10,相对灵敏度,(nm),充气式,是将一标准黑体加热，温度升高到某一程度时颜色开场由红-浅红-白-蓝白-蓝，逐渐变化，利用这种光色变化的特性，某光源的光色与黑体在某一温度下呈现的光色一样时，我们将黑体当时的绝对温度K称为该光源的相关色温灵敏度：,单位光通量产生的光电流值,积分灵敏度：,以一定,色温,的白光照射光电管阴极时产生光电流的大小来衡量,单位：,uA/lm;,真空式：,20,80uA/lm;,充气式：,40,150uA/lm,伏安特性：当光照一定时，光电管与工作电压的关系。

当电压到达一定值时，光电流不再增加,工作电压,光电流,uA,充气式,真空式,（二）光电倍增管,构造：,有光阴极、阳极、倍增电极组成,光电倍增管的供电模式,工作原理：,在电场作用下，电极将被加速、轰击到第一倍增极上，发射出,25,倍的二次电子，依次类推，最后聚集到阳极上的电子数可达阴极电子数的,10,6,倍光电管噪声：,暗电流和发射噪声,光阴极电流,阳极电流,二次发射系数,倍增电极数目,阴极和倍增电极的热电子发射及玻璃外壳的漏电流引起,电流流经光电倍增管时引起的波动，是频率均匀的交流信号,光电管特点：,灵敏度高，惰性小，放大倍数高，信噪比大、线性关系好等优点，同时需要负高压电源,三光电池,光电池根本构造：,光电池的根本构造就是一个PN结按材料分，有硅、硒、硫化镉、砷化镓和无定型材料的光电池等硒光电池,铝（正极）,硒,氧化镉,负极,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,照射前：硒和氧化镉的电子逸出功不同，氧化镉电子易向硒扩散形成正负偶电层阻挡层,照射后：,硒中束缚电子吸收光子后变为自由电子，在阻挡层内电场的作用下，越过界面到达氧化镉和集电环，产生光生电动势,构造：,硒光电池的光谱特性,400,600,800,1000,20,40,60,80,100,相对灵敏度,(nm),硒光电池（,570nm,）,硅光电池,光通量（,lm,）,光电流,uA,1000,200,50,硒光电池的疲劳现象:强光照射下，光电流很快升高到一最大值，然后开场下降出现疲劳现象，光越强疲劳现象越显著，置于暗处恢复,硅光电池：在光照射下硅中的电子吸收光子能量，变成自由电子，自由电子穿过阻挡层，经外电路到达集电环,硅光电池,硅片（正极）,P,型硼扩散层,负极,硅光电池的硅光电流与入射光光通量的线性关系比硒电池好，灵敏度比硒电池高,10,倍，响应快波长范围,4001200nm,，灵敏对波峰在,780nm,。