分光光度计的传统应用多集中在液体溶液的定量与定性分析,但随着材料科学、环境检测和药物研究的不断拓展,固体样品的光谱检测需求日益增加。赛默飞分光光度计 BioMate 160 在设计时充分考虑了固体样品检测的特殊需求,配合专用固体样品检测附件,能够对粉末、薄膜、片材以及其他固体材料进行高精度分析。它不仅可以获取固体的吸收、透过率和反射率光谱,还能帮助科研人员解析材料的能带结构、稳定性和组成信息,为跨学科研究提供有力工具。
光学透射原理
对于透明或半透明的固体,如薄膜、塑料片材,光源透过样品时会发生部分吸收与散射。仪器通过测定透射光强,计算样品的吸收光谱。
光学反射原理
对于不透明固体,如粉末、金属、陶瓷,常用反射检测模式。光源照射样品表面后,部分光被反射,仪器检测反射光强度并换算成反射率或吸收率。
漫反射技术
当样品表面粗糙或多孔时,光会发生漫反射。BioMate 160 可搭配积分球附件收集漫反射信号,从而得到准确的光谱数据。
吸收边与带隙测定
对固体材料的透射或反射光谱进行处理,可以确定吸收边位置,从而推算出材料的带隙能量,这是半导体与光电材料研究的重要手段。
样品类型
薄膜、涂层
塑料、玻璃片
粉末压片
晶体与陶瓷材料
样品前处理
粉末需研磨并压制成片,以保证光路均匀。
薄膜应裁剪成适配样品池大小,避免气泡或褶皱。
金属或陶瓷表面应抛光,确保反射测试的稳定性。
检测附件
固体样品架:适合片材和薄膜固定。
压片模具:用于粉末样品制备。
积分球附件:用于漫反射检测。
开机与校准
开机后预热光源,插入空白基底(如纯石英片或空样品架)进行基线校正。
样品安装
将固体样品固定在专用样品架或积分球入口,确保光路对齐。
模式选择
根据样品性质选择透射、反射或漫反射模式。
波长设定
半导体材料:通常在 200–800 nm 扫描吸收边。
聚合物材料:多在紫外-可见区检测官能团吸收峰。
金属材料:主要关注反射率曲线变化。
数据采集
执行光谱扫描,获取完整曲线。系统可实时显示吸光度或反射率随波长变化的数据。
数据保存与导出
实验完成后将数据导出,用于进一步计算与绘图。
材料科学研究
测定薄膜带隙,评估光电性能。
分析纳米颗粒的表面等离子体共振吸收峰。
表征陶瓷材料的光学稳定性。
环境监测
检测空气颗粒物或沉积物中的固体污染物。
对土壤压片进行光谱测定,分析有机质或矿物成分。
食品与医药检测
对食品包装薄膜进行光学透过率测定。
分析固体药物片剂的成分与降解情况。
工业质控
塑料、玻璃的光学透光性能检测。
涂层和颜料的颜色与稳定性评估。
光谱平滑与降噪
使用软件对曲线进行平滑处理,去除杂散光干扰。
峰值识别
自动识别吸收峰位置和强度,用于物质定性。
吸收边分析
通过外推方法计算固体样品的吸收边,进而推算带隙能量。
漫反射转化
对漫反射数据进行 Kubelka-Munk 转换,获得吸收系数与浓度信息。
多样品对比
同时对不同批次固体样品的光谱曲线进行叠加比较,判断质量差异。
样品厚度不均匀
需严格控制片材厚度,粉末需均匀压片。
表面粗糙度影响
对反射模式尤其敏感,需保持样品表面平整。
散射干扰
粉末样品易导致光散射,可通过积分球修正。
环境因素
温度、湿度及实验室光源可能引入背景噪声。
多模式兼容
可实现透射、反射、漫反射三种模式,适应不同固体样品。
检测范围广
波长覆盖 190–1100 nm,满足从紫外到可见光的需求。
操作便捷
样品架设计合理,配合软件实现全自动扫描与数据处理。
数据分析智能化
内置丰富的数学处理方法,简化复杂实验的计算过程。
广泛适用性
既能满足基础科研,也可应用于工业质控与环境监测。
薄膜带隙测试
将透明导电薄膜置于透射模式下,扫描 200–800 nm,利用吸收边推算带隙值,结果与文献值高度一致。
颜料粉末检测
粉末压片后采用积分球附件,获取漫反射光谱,通过 Kubelka-Munk 方法计算浓度,结果用于颜料配方优化。
涂层耐候性评价
将涂层样品在加速老化箱中处理不同时间,测试反射光谱,分析颜色变化趋势,指导工业配方改进。
赛默飞分光光度计 BioMate 160 在固体样品检测中展现出强大的适应性和可靠性。其多模式检测能力使其能够胜任从透明薄膜到不透明粉末的多类固体分析,配合智能化数据处理功能,为科研与应用检测提供了高效解决方案。无论是材料科学的前沿研究,还是工业生产的质量控制,BioMate 160 都能提供精准、稳定的光学数据,成为实验室和产业应用的核心工具。
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