赛默飞分光光度计BioMate 160光谱测定详解

一、仪器概述

赛默飞分光光度计BioMate 160是一款集精密光学系统与智能数据处理功能于一体的高性能分析仪器，广泛用于科研实验室和质量控制部门。其核心功能之一就是光谱测定，即在一定波长范围内记录样品对光的吸收或透射情况，从而反映其分子结构、浓度特征及反应动态。

光谱测定不仅是基础物理化学实验的重要环节，也在生命科学、药学、环境检测、食品安全等领域具有不可替代的地位。BioMate 160凭借其宽波长范围、高灵敏度检测器与先进的软件算法，能够提供准确、快速的光谱扫描和分析。

二、光谱测定的原理

光谱测定的基础是物质分子对不同波长光的吸收特性。当单色光通过样品溶液时，部分光被吸收，其余光被透射。透射光的强度与样品浓度、光程及分子吸收能力相关。

其核心公式为比尔-朗伯定律：

$$A=-\log T=\epsilon \cdot c\cdot l$$

其中：

• A：吸光度（Absorbance）

• T：透射比（Transmittance）

• ε：摩尔吸光系数

• c：浓度

• l：光程

通过对不同波长下的吸收强度进行连续测定，即可得到完整的光谱曲线。峰值位置反映了分子的电子跃迁能级，峰强度与浓度相关，谱带形状则提供了分子结构或环境信息。

三、BioMate 160光学配置与优势

1. 宽波长范围

• 190–1100 nm，覆盖紫外、可见及近红外区域。

• 适用于核酸、蛋白等生物分子以及有机无机物的光谱分析。

2. 双光源系统

• 氘灯用于紫外区（190–350 nm）。

• 钨卤素灯用于可见-近红外区（350–1100 nm）。

• 自动切换，保证光强稳定与寿命延长。

3. 单色器设计

• 采用高精度凹面光栅，具有高分辨率与低杂散光特性。

• 波长精度可达±0.3 nm，重复性≤0.1 nm。

4. 检测器

• 高灵敏度硅光二极管，响应速度快，噪声低。

• 线性范围宽，适合高浓度和低浓度样品。

5. 扫描能力

• 支持快速光谱扫描与高精度慢速扫描。

• 最小步进可达0.1 nm，满足细致光谱解析需求。

四、光谱测定的方法与模式

1. 波长扫描

• 在设定波长范围内（如200–800 nm），以固定步长逐点扫描。

• 输出完整光谱曲线，展示峰值、肩峰及吸收谷。

• 常用于样品定性分析，如物质鉴别或纯度检查。

2. 多波长测定

• 选定几个关键波长，同时记录吸光度。

• 用于多成分样品的定量分析。

• 软件可解算出各组分的浓度。

3. 定点光谱测定

• 在固定波长下长期监测吸光度随时间的变化。

• 应用于动力学实验和反应速率研究。

4. 全波段光谱扫描

• 扫描整个190–1100 nm波段。

• 获取样品的整体光谱特征，适合未知物初步分析。

五、操作步骤

1. 样品准备

• 样品需澄清透明，无气泡和悬浮物。

• 紫外区需用石英比色皿，可见区可用玻璃或塑料比色皿。

• 光程通常为10 mm，若信号过强可稀释样品。

2. 仪器预处理

• 打开电源预热，确保光源稳定。

• 进行波长校准和基线校正。

3. 实验设置

• 在菜单中选择光谱扫描模式。

• 输入起始波长、终止波长、步进值和扫描速度。

• 放入空白比色皿做基线校正。

4. 样品测定

• 将比色皿放入样品架，保持清洁和正确方向。

• 仪器开始自动扫描并绘制光谱曲线。

5. 结果分析

• 读取吸收峰位置、峰高和半峰宽。

• 与标准数据库比对，或用于定量计算。

六、应用案例

1. 核酸与蛋白光谱测定

• DNA/RNA在260 nm有强吸收峰，蛋白在280 nm有峰值。

• 通过A260/A280比值可判断核酸纯度。

• 应用于分子生物学实验前的质量检测。

2. 无机离子分析

• 金属离子与显色剂形成络合物，在特定波长处吸收。

• 如Fe³⁺与邻菲罗啉在510 nm处有特征吸收。

3. 有机化合物鉴别

• 芳香族化合物在200–300 nm区有特征吸收峰。

• 可用于药物分子或色素的定性鉴别。

4. 环境监测

• 水体中硝酸盐在220 nm与275 nm处有特征吸收。

• 光谱测定可快速评估水质污染水平。

5. 食品检测

• 维生素、色素与防腐剂均有特征光谱。

• 通过光谱扫描可定量检测食品添加剂含量。

七、数据处理与报告

1. 光谱数据平滑

• 软件提供多种平滑算法，减少噪声干扰。

2. 基线校正

• 自动扣除溶剂背景，保证结果准确。

3. 峰值解析

• 自动标记峰位，输出峰值波长和强度。

4. 多组数据对比

• 支持叠加光谱，便于比较不同样品或处理条件的差异。

5. 实验报告生成

• 可直接输出曲线图与数值表格。

• 支持导出Excel、PDF等格式，便于归档与分享。

八、实验注意事项

1. 比色皿选择

• 紫外区必须使用石英比色皿。

• 使用时避免手指接触光学面，保持干净无划痕。

2. 样品浓度

• 吸光度应保持在0.1–1.0范围，过高需稀释。

• 稀释倍数需记录，以便换算实际浓度。

3. 仪器维护

• 定期更换光源灯管。

• 保持光学腔室干燥清洁，防止灰尘干扰。

4. 环境条件

• 避免强光直射和高湿环境。

• 建议在恒温条件下操作，减少热漂移。

九、扩展功能与未来发展

• 动力学监控：结合温控附件，实时监测反应速率。

• 自动进样系统：提升大批量样品光谱检测效率。

• 数据库比对：与标准光谱库联用，实现物质快速鉴别。

• 与多组学结合：光谱数据可作为蛋白质组学、代谢组学的辅助信息。

• 人工智能分析：未来可利用AI算法进行光谱自动解析，提高数据解读效率。

十、总结

赛默飞分光光度计BioMate 160在光谱测定方面具备高精度、宽波段、功能丰富、操作简便的优势。无论是核酸蛋白的纯度检测，还是化学物质的定性定量分析，抑或环境与食品样品的质量监控，均能提供快速可靠的数据。

凭借灵活的测定模式、强大的数据处理能力与稳定的光学系统，BioMate 160已成为科研与工业实验室进行光谱测定的重要工具，为实验人员提供了高效而精准的解决方案。