12.7 : UV-Vis-Spektrometer

Die Absorption von UV- und sichtbarer (UV-sichtbarer) Strahlung wird mit einem UV-sichtbaren Spektrophotometer gemessen. Als Lichtquellen in UV-sichtbaren Spektrometern werden Deuteriumlampen, die UV-Strahlung abgeben, und Wolframlampen, die Strahlung im sichtbaren Bereich erzeugen, verwendet. Ein Monochromator oder Prisma wird als Beugungsgitter verwendet, d. h., um die einfallende Strahlung in verschiedene Wellenlängen aufzuspalten. Ein System von Schlitzen wird verwendet, um die gewünschte Wellenlänge auf die Probenzelle zu fokussieren. Proben für UV-sichtbare Spektrophotometer müssen sich in der flüssigen Phase befinden. Daher sollten feste organische Verbindungen vor der Analyse in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Die Probe wird dann in einen Probenhalter gegeben, der als Küvette bezeichnet wird. Je nach Probe und verwendeter Strahlung kann die Küvette aus Quarzkristall, Glas oder Kunststoff bestehen. Bei der sichtbaren Spektroskopie werden Probenzellen aus Glas oder Kunststoff verwendet, da ihre spektrale Grenzfrequenz bei etwa 350 nm liegt. Das bedeutet, dass sie sichtbares Licht durchlassen, aber UV-Licht absorbieren. Bei der UV-Spektroskopie werden Quarzzellen mit einer unteren Grenzfrequenz von etwa 200 nm verwendet, um die Durchlässigkeit von UV-Licht zu ermöglichen.

Da das Lösungsmittel auch Licht absorbiert, wird vor der Analyse der eigentlichen Probe eine Blindprobe des Lösungsmittels allein verwendet. Die Auswahl eines geeigneten Lösungsmittels für die Ultraviolettspektroskopie ist für genaue Absorptionsmessungen von entscheidender Bedeutung. Wasser, 95 % Ethanol und Hexan sind die am häufigsten verwendeten Lösungsmittel bei der UV-sichtbaren Spektroskopie. Ein geeignetes Lösungsmittel hilft auch dabei, die Feinstruktur eines Absorptionsbandes zu erhalten. Unpolare Lösungsmittel bilden keine Wasserstoffbrücken mit dem gelösten Stoff. Infolgedessen ähnelt das endgültige Spektrum des gelösten Stoffes dem in der Gasphase beobachteten Spektrum, wo oft eine Feinstruktur vorhanden ist. Im Gegensatz dazu bilden polare Lösungsmittel Wasserstoffbrücken mit den gelösten Stoffen, was bedeutet, dass die Feinstruktur eines Absorptionsbandes nicht vorhanden ist.

Als Detektoren werden üblicherweise ein Photomultiplier, ladungsgekoppelte Bauelemente und eine Photodiode oder ein Photodiodenarray verwendet. Die Intensität des durch die Probenzelle geleiteten Lichts wird als I bezeichnet. Bei einem Einstrahlinstrument durchdringt das gesamte Licht die Probenzelle. Bei einem Zweistrahlinstrument wird das Licht in zwei Strahlen aufgeteilt; ein Strahl dient als Referenz und der andere Strahl wird durch die Probe geleitet. In modernen Diodenarray-Spektralphotometern werden Photodiodendetektoren verwendet, um das gesamte Spektrum auf einmal aufzuzeichnen.