紫外可見(jiàn)分光光度計的雙向導數光譜法

  紫外可見(jiàn)分光光度計的導數光譜法由于相移的存在, 導致導數光譜中峰值、峰谷對應的波長(cháng)位置與其真實(shí)的波長(cháng)位置存在偏差以及復雜頻率分量的物質(zhì)吸收曲線(xiàn)發(fā)生群時(shí)延?；诹阆嘁茷V波器原理, 雙向導數光譜法能夠有效地消除相移。實(shí)驗采用紫外可見(jiàn)分光光度計掃描水楊酸溶液, 并用導數光譜法和雙向導數光譜法分析吸光度數據。結果表明, 雙向導數光譜法能克服相移, 提供無(wú)群時(shí)延的更精確的吸收細節, 從而提高紫外可見(jiàn)分光光度計的分析精度。

  紫外可見(jiàn)分光光度法( UV- V is spectrophotom etry)是根據被測物質(zhì)分子對紫外可見(jiàn)波段范圍( 150~800 nm)單色輻射的吸收或反射強度進(jìn)行物質(zhì)的定性、定量或結構分析的一種方法 。該方法由于具有靈敏度高、準確性及選擇性好、成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) , 而被廣泛應用于制藥 、醫療衛生 、化學(xué)及化學(xué)工程、食品、環(huán)境監測 和生物等領(lǐng)域。然而, 紫外可見(jiàn)分光光度計直接掃描得到的吸收光譜波形相對簡(jiǎn)單、缺乏細節、分辨率低, 且對復雜化合物的定性分析有一定的困難。復雜物質(zhì)的吸收光譜還可能存在波形重疊, 因此, 紫外可見(jiàn)分光光度計不能直接區分復雜物質(zhì)的各種組分。差分法、等吸收波長(cháng)法和導數光譜法可以解決這一難題。導數光譜( Derivat ive spectropho tometry)亦稱(chēng)為微分光譜, 是吸收光譜關(guān)于波長(cháng)的微分系數對波長(cháng)的函數圖, 屬于紫外吸收光譜派生的一個(gè)分支。導數光譜法是將紫外可見(jiàn)分光光度計的吸收光譜進(jìn)行數學(xué)變換, 得到一階或更高階的導數光譜, 可對復雜多組分物質(zhì)不經(jīng)分離而直接檢測, 方法簡(jiǎn)便、快速、準確, 近年來(lái)得到迅速發(fā)展和廣泛應用。導數光譜法中的吸收強度隨波長(cháng)的變化非常敏感, 靈敏度高, 對重疊譜帶及平坦譜帶的分辨率高、噪聲低。目前, 導數光譜法已作為紫外可見(jiàn)分光光度計的分析方法, 廣泛應用于化學(xué)分析領(lǐng)域。導數光譜法在對吸收光譜數據進(jìn)行處理時(shí), 相當于一個(gè)高通濾波器。所以, 導數光譜法的致命缺點(diǎn)是相頻特性不理想。由于相移的存在, 使得吸收光譜的原始細節在導數光譜上產(chǎn)生平移以及群時(shí)延帶來(lái)的波形畸變。因此, 導數光譜法不能準確地反映被測物質(zhì)的吸收特性。為消除導數光譜法的相移, 本文提出了紫外可見(jiàn)分光光度計的雙向導數光譜法。雙向導數光譜法基于信號處理的零相移濾波原理 , 采用雙向濾波實(shí)現相頻特性的零相移。零相移濾波的主要思想是使用當前信號點(diǎn)前面和后面的信號點(diǎn)所包含的信息, 即使用􀀁未來(lái)的信息􀀁 來(lái)消除相位的失真 。雙向濾波是實(shí)現零相移的方法之一, 雙向是指前向和后向兩次求導, 解決了零相移濾波器物理上無(wú)法實(shí)現的難題。由雙向濾波得到的雙向導數光譜法能夠消除傳統導數光譜法的相移, 有助于為紫外可見(jiàn)分光光度計提供更準確的吸收細節, 提高定性分析能力, 確保紫外可見(jiàn)分光光度計具有更高的精確度。基于這些優(yōu)點(diǎn), 雙向導數光譜法有促進(jìn)紫外可見(jiàn)分光光度計進(jìn)一步發(fā)展的潛力。

  本文提出了紫外可見(jiàn)分光光度計的雙向導數光譜法。通過(guò)對水楊酸溶液的紫外可見(jiàn)分光光度計吸收光譜的分析, 認為雙向導數光譜法能有效消除傳統導數光譜法中的相移, 避免了振幅值正負反向以及群時(shí)延效應帶來(lái)的波形畸變和波長(cháng)位置偏移。因此, 雙向導數光譜法能夠提供更準確的波長(cháng)吸收細節, 更好地解決紫外可見(jiàn)分光光度計復雜組分定性、定量分析結果不理想的難題。