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赛默飞分光光度计Evolution实验方案

赛默飞 Evolution 系列分光光度计 是广泛应用于科研、教学、环境监测及制药领域的高精度紫外–可见光光谱仪。它可以高效地测量样品的吸光度、透射率、浓度和动力学变化等参数,并通过吸光度与浓度之间的关系,进行化学定量分析、反应监测及物质表征。

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一、概述

赛默飞 Evolution 系列分光光度计 是广泛应用于科研、教学、环境监测及制药领域的高精度紫外–可见光光谱仪。它可以高效地测量样品的吸光度、透射率、浓度和动力学变化等参数,并通过吸光度与浓度之间的关系,进行化学定量分析、反应监测及物质表征。

实验方案是确保实验顺利进行、取得可靠数据的前提。为此,本方案详细介绍了如何利用 Evolution 分光光度计进行各种类型实验的步骤,包括实验前的准备、仪器的正确使用、数据的处理与分析等。通过制定合理的实验方案,实验人员能够充分发挥仪器的性能,实现高质量的测量结果


二、实验设计

2.1 实验目标

根据实验目的的不同,Evolution 分光光度计可以执行多种类型的实验,包括:

  • 定量分析:测定样品的浓度或含量;

  • 光谱分析:测量样品在不同波长下的吸光度或透射率,分析其光谱特征;

  • 动力学实验:实时监测反应过程中样品吸光度随时间变化的规律;

  • 比色分析:使用比色皿测定样品颜色特征,定量评估其浓度变化;

  • 波长扫描:通过扫描指定波长区间,获取样品的完整光谱。

实验目标明确后,需要根据目标选择相应的实验模式和参数设置。

2.2 实验材料和设备

  • 样品:需根据实验目标确定样品类型和浓度范围;

  • 比色皿:紫外区(190–350 nm)使用石英比色皿,可见区(350–800 nm)使用光学玻璃比色皿;

  • 光源:氘灯用于紫外光区(190–360 nm),钨灯用于可见光区(360–1100 nm);

  • 标准溶液:用于定量实验的标准物质(如重铬酸钾溶液、葡萄糖溶液等);

  • 控制软件Thermo InsightInsight Pro,用于仪器操作、数据采集与结果分析。


三、样品准备与处理

3.1 样品清洁与制备

  • 样品必须澄清透明,且不含有气泡、颗粒等杂质;

  • 溶液浓度应控制在仪器的测量范围内,避免吸光度过高或过低;

  • 若样品浓度过高,应适当稀释,以确保其吸光度位于 0.1–1.0 A 之间;

  • 使用高纯水或指定缓冲溶液稀释样品,确保溶液均匀;

  • 比色皿应清洁无划痕,避免外界污染物影响测量结果。

3.2 比色皿选择与校正

  • 确保选择与实验波段匹配的比色皿:紫外波段使用石英比色皿,可见波段使用光学玻璃比色皿;

  • 清洁比色皿时,使用专用镜头纸或软布,避免留下指纹或水渍;

  • 每次实验前必须进行空白溶液校正,以消除溶剂与比色皿引起的基线误差。


四、实验参数设置与仪器调试

4.1 仪器开机与预热

  • 开机顺序:首先打开稳压电源(如有),然后开启主电源;

  • 光源预热:氘灯和钨灯分别需要 10–15 分钟的预热时间,以确保稳定的光强输出;

  • 仪器自检:系统会自动进行光源强度检测、光栅定位与校准、检测器响应等自检操作。

4.2 选择实验模式与设定参数

根据实验目的选择适当的模式:

模式功能适用场景
固定波长模式在单一波长下测量样品吸光度或透射率样品浓度测定
光谱扫描模式在指定波长范围内进行扫描,生成吸光度–波长曲线分析吸收峰和样品特征
定量模式生成标准曲线,并计算样品浓度化学分析
动力学模式监测吸光度随时间的变化反应过程监测

4.3 参数设置

在选择模式后,设置以下参数:

  • 波长范围:190–1100 nm(可根据实验需求设置);

  • 扫描速度:根据样品特性调整,一般选择中等扫描速度(600 nm/min);

  • 带宽:1 nm,适用于大多数常规实验;

  • 积分时间:0.5–1.0 s,以确保良好的信号采集;

  • 光源切换点:自动设置,一般为 360 nm。

4.4 空白校正

  • 将空白溶液放入比色皿,并置于样品舱中;

  • 点击软件界面中的“Blank”按钮,进行空白校正;

  • 仪器会记录参比光强 I0I_0I0,并调整基线。


五、样品测定与数据采集

5.1 测定操作

(1)固定波长模式

  • 设置目标波长(如 595 nm);

  • 选择定量模式,确保标准曲线已生成;

  • 将样品比色皿放入样品舱,点击“Measure”按钮;

  • 读取吸光度值,结果显示在软件界面中。

(2)光谱扫描模式

  • 设置扫描起止波长(如 200–800 nm);

  • 设置扫描间隔为 1 nm,扫描速度为 600 nm/min;

  • 放入样品比色皿,点击“Start Scan”;

  • 实时显示吸光度与波长的关系,生成光谱图;

  • 扫描完成后自动保存数据并输出报告。

(3)动力学模式

  • 设置目标波长(如 340 nm);

  • 设置扫描间隔(如 1 s)与扫描时长(如 300 s);

  • 点击“Start”,实时记录吸光度变化;

  • 结果展示在动态曲线中,反应速率自动计算。

5.2 数据采集与输出

  • 所有实验数据可实时显示在软件界面中,并保存为 CSV、PDF 或 XLSX 格式;

  • 可导出完整实验报告,报告中包含样品编号、实验参数、吸光度/透射率数据及光谱图;

  • 建议定期备份数据,确保数据安全与完整。


六、结果分析与数据处理

6.1 吸光度与浓度的关系

根据比尔–朗伯定律,吸光度 AAA 与浓度 CCC 之间存在线性关系:

A=εclA = \varepsilon c lA=εcl

通过实验获得的吸光度值,可结合标准曲线计算样品浓度。标准曲线的建立通常需要通过已知浓度的标准溶液测量吸光度并进行线性回归。

6.2 光谱分析

  • 通过光谱扫描获得样品的吸光度–波长曲线;

  • 确定样品的 λmax(最大吸收波长);

  • 分析光谱特征,如吸收峰宽度、峰形及位置;

  • 判断样品纯度与成分组成。

6.3 动力学分析

  • 在动力学模式下,记录反应过程中的吸光度随时间变化;

  • 计算反应速率常数和反应过程中的吸光度变化。


七、质量控制与数据验证

7.1 重复性与精密度验证

进行多次重复测量(至少 5 次),检查吸光度标准偏差,保证精密度。标准偏差应 ≤ ±0.001 A。

7.2 校准验证

定期使用标准溶液进行光度和波长校准:

  • 波长校准:使用氧化钬滤片(241.5 nm、361.5 nm)进行校准;

  • 光度校准:使用重铬酸钾溶液进行光度精度验证,偏差应 ≤ ±0.005 A。

7.3 数据一致性检验

对不同批次样品进行重复测试,分析结果的一致性。如果差异较大,应重新检查实验条件与操作规范。


八、安全操作与维护

8.1 安全操作规范

  • 避免用手接触光源及电气部分;

  • 光源开启后,不得直接注视光源;

  • 不得让溶剂或试剂溅入仪器内部;

  • 确保操作人员佩戴实验服、手套及防护眼镜。

8.2 仪器维护

  • 日常维护:每日清洁仪器外表及比色皿,定期检查光源状态;

  • 每月维护:检查样品舱是否清洁,校准仪器并测试光度与波长精度

  • 每年维护:更换光源灯泡,清洁光学部件并进行系统性能验证。


九、实验案例与应用实例

9.1 核酸浓度测定

  • 实验模式:固定波长模式

  • 波长:260 nm

  • 标准溶液:使用已知浓度的 DNA 标准溶液建立标准曲线;

  • 结果分析:通过吸光度计算未知样品的浓度及纯度(A260/A280 比值)。

9.2 动力学实验(酶反应)

  • 实验模式:动力学模式

  • 波长:340 nm(NADH 吸收峰)

  • 实验步骤:测定 NADH 参与的酶反应中的吸光度随时间的变化,计算反应速率常数。