1、 紫外可见分光光度计固体样品测定培训1. 固体样品的测定1-1. 测定方法种类 12. 固体样品的透射测定2-1. 透射测定的种类 22-2. 直线透射测定方法 3实习 1. 直线透射测定 2-3. 全透射测定方法 7实习 2. 全光线透射测定 2-4. 散射透射测定 11实习 3. 散射透射测定 3. 固体样品的反射测定3-1. 反射测定的种类 153-2. 不含镜面反射的漫反射测定方法 17实习 4. 不含镜面反射的漫反射测定 3-3. 含镜面反射的漫反射反射测定方法 23实习 5. 含镜面反射的漫反射测定 3-4. 绝对反射测定方法（绝对镜面反射测定） 29实习 6. 绝对反射测定 3-
2、5. 镜面反射测定方法（相对镜面反射测定） 35实习 7. 镜面反射测定 4. 固体样品的其他测定（附录）4-1. 色彩测定 394-2. 膜厚测定 40-1-1. 固体样品的测定主要用于溶液样品测定的紫外可见分光光度计，在测定固体样品时，有若干必须使用的附件以及应注意的事项。本讲义对于各种测定方法说明了必须使用的附件和在测定上的注意事项。1-1. 测定方法种类固体样品测定分为测定样品透过光的透射测定和测定样品反射光的反射测定。并且，透射测定、反射测定还各自可分为若干种类的测定。使用紫外可见分光光度计进行的固体样品测定的方法可列举如下：图 1-1 固体样品测定方法的分类以下各章详细说明以上列举
3、的各测定方法。直线透射测定全光线透射测定散射透射测定透射测定反射测定 不含镜面反射的相对散射反射测定含镜面反射的相对散射反射测定镜面反射（正反射）测定 绝对镜面反射测定相对镜面反射测定-2-2. 固体样品的透射测定2-1. 透射测定的种类所谓透射测定是测定照射到样品后透过样品的光的方法。透射光的种类如下图 2-1 透射光的种类分为测定透过样品的直线前进光的直线透射测定、测定透过样品的全部光的全光线透射测定、测定透过样品的散射光的散射透射测定。实际装置可全部进行以下 3 种测定。1. 直线透射测定2. 全光线透射测定3. 散射透射测定本章说明各种透射测定和实际样品的测定以及测定上的注意事项。入射
4、光散射透射光样品直线透射光全光线透射光-3-2-2. 直线透射测定测定样品透射光中的直线传播透射光的方法。图 2-2-1 直线透射光一般用于 3mm 以下的薄透明薄膜的测定等。用于测定的附件中有薄膜架。直线透射测定时的注意事项A. 不透明的样品不透明样品（白浊样品）时，在样品上光发生散射，成为散射透射光，有不能到达检测器的光。为此，显示的透射率相当低。并且，根据分光光度计的机型，样品设置位置到检测器的距离不同，因此，即使测定同一样品，各装置也有时得到不同的测定结果。为此，难以进行不透明样品的直线透射测定。B. 样品的厚度样品较厚时（3mm 以上） ，由于空气和样品的折射率不同，与基线校正时相比
5、，检测器上的聚光焦点位置发生变化，因此，不能得到正确的透射率。对于这样的厚样品，请使用积分球或端窗式光电倍增管进行全光线透射测定。基线校正时 样品测定时图 2-2-2 测定厚样品、透镜时的光束变化C. 透镜测定透镜时与厚样品一样，与基线校正时相比，检测器上的聚光焦点位置发生变化，因此，不能得到正确的透射率。此时，也请使用积分球或端窗式检测器进行全光线透射测定。样品入射光直线透射光受光面 样品从受光面溢出的光出光-4-D. 偏振光光是在行进方向和垂直面内振动的电磁波。像太阳光那样的在面内各向同性地振动的光，称为非偏振光（自然光） 。偏向某一方向的光，称为偏振光。(a)非偏振光（自然光） (b)偏
6、振光图 2-2-3 非偏振光和偏振光测定样品具有偏振光特性时（偏振光薄膜等） ，基本上应使用偏光元件进行测定。几乎所有的在分光部使用光栅的紫外可见分光光度计装置，偏振光比根据波长而改变。E.干渉条纹样品较薄时（数十 以下）或样品有薄膜镀层时，在数据上可见到干渉条纹。干渉条纹本身难以消除，有时可通过扩大狭缝宽减小干渉条纹的上下振幅。图 2-2-4 干渉条纹例（食品保鲜膜）-5-实习 1. 直线透射测定 使用薄膜架，进行直线透射光谱测定。取下标准样品室的池架，设置薄膜架。（设置时，将薄膜架底座的椭圆形开孔置于内侧。 ）设定 UVProbe 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为透射率
7、，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为2.0 、含近红外区域的测定时设为5.0 。检测器单元(D)在 SolidSpec-3700、UV-3600 时设为直接受光 。UV-2450/2550 时没有检测器单元(D)的设定。图 2-2-5 测定参数在空置的状态下（也称 Air）进行基线校正。设置样品，进行样品测定。用于透明色薄膜等的透射率确认测定。也可通过透射率接近 100%来确认两面有防反射镀层（AntiReflection/AR 镀层）的样品无反射。-6-基线校正时 样品测定时图 2-2-6 直线透射测定 样品设置位置参比侧样品侧参比侧样品测测定样品-7-2-3. 全光线透射测定测定
8、透过样品的全部透射光（包括直线透射光和散射透射光）的方法。图 2-3-1 全光线透射光一般用于测定不透明的样品（白浊类样品） 。测定透明样品时，没有散射透射光，因此，可得到与直线透射测定相同的数据。测定用附件中有积分球。为此，也称为积分球透射法。另外，也有时使用端对准形光电倍增管（代表例有 MPS-2450）进行测定。全光线透射测定时的注意事项A. 透明样品即使无散射透射光的样品也可以使用积分球。但是，在测定厚度十分薄的样品时，直线透射测定的数据噪声小，这是因为检测器只能捕捉到部分入射积分球内的光。B. 积分球种类有若干种带积分球的附件。首先是积分球的大小不同。一般常用 60mm 的积分球，也
9、有 150mm 的积分球。另外是样品设置场所的尺寸不同。积分球附件不能设置太大的测定样品，但多用途大型样品室可设置较大样品。有开口部（孔）数不同的透射测定用积分球。此透射型积分球适于诸如透镜等在基线校正时和样品测定时聚光焦点位置变化大的样品。此透射型积分球不能进行散射透射测定（2-4 章） 、不含镜面反射的漫反射测定（3-2 章） 。入射光散射透射光样品直线透射光全光线透射光-8-图 2-3-2 透射型积分球的形状C. 全光线透射率的比较散射透射光多的样品时，使用以同一个积分球测定的数据进行全光线透射率比较。使用不同的积分球时，有时不能比较数据。这是因为在基线校正时(Air)和样品测定时光最先
10、照射到的位置不同。入射积分球内的光在基线校正时首先照射到标准白板，但在样品测定时照射到积分球的整个内面。由此造成数据差。参比光标准白板无开口部测定光-9-实习 2. 全光线透射测定 使用积分球进行全光线透射光谱测定。在标准样品室内设置积分球附件。有的装置（如 SolidSpec-3700）本身带有积分球附件。设定 UVProbe 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为透射率，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为5.08.0 ，在含近红外区域的测定时设为(20)(32) 。将检测器单元(D)在 SolidSpec-3700 时设为积分球 ，UV-3600 时设为外部 。UV
11、-2450/2550 没有检测器单元(D)的设定。图 2-3-4 测定参数将标准白板设置在规定位置上。并将积分球用薄膜架设置在规定位置上，在空置的状态（Air）下，进行基线校正。在薄膜架设置样品后，进行样品测定。用于确认不透明薄膜的透射率等的测定。也可用于确认遮光薄膜、防紫外线薄膜等的性能。-10-基线校正时 样品测定时图 2-3-5 全透射测定 样品设置位置参比光标准白板标准白板测定光参比光标准白板标准白板测定光测定样品-11-2-4. 散射透射测定所谓散射透射测定是指测定样品透射光中除直线透射光以外的散射透射光的方法。图 2-4-1 散射透射光测定时，不使直线透射光进入检测器内。测定用附件
12、中有积分球。但使用方法与全光线透射测定时稍微不同。用于确认固体样品的散射等。也可用于浊度测定等。散射透射测定时的注意事项A. 与全光线透射光、直线透射光的关系从全光线透射光中除去这个散射透射光后的光，理论上是直线透射光，但问题是到几度范围以内的光可看作是直线透射光呢（直线透射光也具有一定的扩散）？B. 浊度测定在 JIS 规定中有关浊度的测定，不仅规定了积分球的开口率，还详细规定了光束大小、开口尺寸等。为符合 JIS 规定的要求，需要使用专用附件。入射光散射透射光样品直线透射光-12-C. 积分球的开口率开口率是指积分球内面积与测定光、检测器等的光出入口（开口部）面积总和的比率(开口率=全部窗
13、面积/球内表面积)。开口率越小积分球效果越大（接近理想的积分球） ，但另一方面，到达检测器的光量减少，所以，噪声増加。为减小开口率，积分球直径加大。ISR-3100 光量多，能够进低噪音测定ISR-3100 开口率为 13% LISR-3100 开口率为 2%LISR-3100 光束的大小是 ISR-3100 的二倍，(不确定，光束是 550nm 处看到的光斑的大小，理论上是应该是一样的)主要用于测定有花纹儿的面料等测定领域的平均反射率。另外，测定扩散性高的样品的透过率，使用 LISR-3100 能够 取得很好的数据。图 2-4-2 积分球开口部（ ）-13-实习 3. 散射透射测定 使用积分
14、球进行散射透射光谱测定。在标准样品室内设置积分球附件。有的装置（如 SolidSpec-3700）本身带有积分球附件。设定 UVProbe 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为透射率，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为5.08.0 ，在含近红外区域的测定时设为(20)(32) 。将检测器单元(D)在 SolidSpec-3700 时设为积分球 ，UV-3600 时设为外部 。UV-2450/2550 没有检测器单元(D)的设定。图 2-4-3 测定参数将标准白板设置在规定的位置上。在空置的状态（Air）下进行基线校正。设置样品。并且取下隔着积分球位于对角侧的标准白板。
15、这样，直线透射光射出到积分球外侧，积分球只捕捉散射透射光。进行样品测定。用于测定不透明薄膜的散射性能等。-14-基线校正时 样品测定时图 2-4-3 散射透射测定 样品设置位置参比光标准白板标准白板测定光标准白板参比光测定光测定样品-15-3. 固体样品的反射测定3-1.反射测定的种类所谓反射测定是测定光入射样品后的反射光的方法。反射光分类如下图 3-1-1 反射光的种类反射测定分为两种测定方法，测定相对于基准样品的相对反射率（将反射基准作为 100%的反射率）的相对反射测定和测定直接绝对反射率的绝对反射测定。并且，反射测定分为漫反射测定和镜面反射测定。样品为纸、塑料等时，反射光向各方向散射，
16、将漫反射光引入检测器进行测定就是漫反射测定。样品为玻璃、金属时，反射光几乎是正反射光（镜面反射光） ，将此镜面反射光引入检测器进行测定就是镜面反射测定。将上述测定组合，反射测定有 2（相对测定和绝对测定）2（漫反射和镜面反射）共 4 种测定方法。但绝对漫反射测定是在论文等中介绍的测定方法，没有市售装置。实际的测定装置有：1. 绝对镜面反射测定（简称绝对反射测定）2. 相对镜面反射测定（简称镜面反射测定）3. 相对漫反射测定（简称漫反射测定）3 种测定。并且，在漫反射测定中，包括含镜面反射的测定和不含镜面反射的测定。在相对反射测定中，反射基准的反射率不一定始终一致（基准不同、或随时间变化等） ，
17、因此，在进行数据比较时要加以注意。本章说明各种反射测定和实际样品测定以及测定注意事项。入射光漫反射光镜面反射光（正反射光）-16-相对反射和绝对反射相对反射测定是指以某种物质作为基准进行的测定。测定样品的反射率是将反射基准的反射率作为 100%时的反射率。因此，即使是同一样品，如果改变反射基准，那么反射率也发生变化。 “相对反射”的名称也由此而来。反射基准根据测定方法，一般采用镀铝反射镜、硫酸钡等，并不确定。在相对反射中，即使是同一样品，使用反射装置测定的值和使用反射装置测定的值不一定相同。这是因为各装置使用的反射基准不同。绝对反射是指测定样品绝对反射率的反射测定。换一种表述方法， 将 100
18、%完全反射光的理想反射物质（现实中不存在）作为基准时的反射率成为绝对反射率。如果使用绝对反射附件，则恰似使用上述理想的反射基准，可以测定样品的反射率。绝对反射时，如果是同一个样品，则使用反射装置测定的反射率和使用反射装置测定的反射率在理论上是相同的反射率。-17-3-2. 不含镜面反射的漫反射测定所谓不含镜面反射的漫反射测定是测定以与入射光角度不同的角度反射的漫反射光的方法，使用反射基准进行测定。图 3-2-1 不含镜面反射的漫反射光测定使用积分球。反射基准使用硫酸钡等。在从样品反射的光中，镜面反射光从开口部出到积分球外，不被检测。用于测定纸等表面粗糙的样品或进行色彩测定。不含镜面反射的漫反射
19、测定的注意事项A. 反射基准（标准白板）不含镜面反射的漫反射测定基准根据 JIS 规格等规定，使用硫酸钡、氧化镁、氧化铝。另外，有时使用上述基准以外的氟树脂材料。不使用镜面反射镜。在近红外区域硫酸钡有水分吸收，因此测定样品的水分少时，水的吸收通常显示为倒峰。B. 库贝勒卡-蒙克变换（粉末样品）漫反射测定可测定粉末样品。此时，可将测定值变换为与透射测定时的吸光度相同的与浓度成正比的值。此变换称为库贝勒卡-蒙克变换。但是，数据受粉末粒径、粉末密度的影响，因此有时难以用于实际的定量测定。C. 反射镜等的测定像反射镜、玻璃这样的样品，几乎没有漫反射光，因此在漫反射测定时，得到几乎为 0%的反射率。反射
20、镜这种以镜面反射光为主的样品适合使用其他测定方法。入射光漫反射光镜面反射光（正反射光）-18-D. 反射率的校正因为使用反射基准，所以只能得到相对值（将反射基准作为 100%时的反射率） 。但是，如果反射基准的反射率为已知，则能够通过数据演算进行校正。硫酸钡、氟树脂时，可通过使用带有反射率值的反射基准进行校正。带有反射率值的标准白板的代表例如下所示。硫酸钡制标准（括弧内为波长范围）MERCK 公司制 硫酸钡粉末试剂（320800nm）咨询：试剂销售代理店陶瓷制标准财团法人日本色彩研究所制 标准白板（380780nm）咨询：财团法人 日本色彩研究所 TEL 048-794-3831 (Web)h
21、ttp:/www.jcri.jp/氟树脂制标准LabSphare 公司制 Spectralon 反射标准 99%（2502500nm）咨询：株式会社 系统工程技术（）TEL.03-3946-4993 (Web)http:/www.systems-eng.co.jp/-19-实习 4. 不含镜面反射的漫反射测定 使用积分球附件，进行不含镜面反射的漫反射光谱测定。使用 150 积分球时，使用方法不同。A. 使用积分球附件（ISR-3100/ISR-2200/ISR-240A） 、多用途大型样品室（MPC-3100/MPC-2200）时（入射角 0（垂直入射） ）安装积分球附件。设定 UVProbe
22、 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为反射率，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为5.08.0 ，在含近红外区域的测定时设为(20)(32) 。将检测器单元(D)在 SolidSpec-3700 时设为积分球 ，UV-3600 时设为外部 。UV-2450/2550 没有检测器单元(D)的设定。图 3-2-2 测定参数将标准白板设置在规定的位置。进行基线校正。取下位于 标志的对角处的标准白板，设置样品。在此位置进行测定，则入射光垂直入射，正反射光从积分球出射到外面。将测定面对着积分球侧进行样品测定。适合测定纸等表面粗糙的样品。也可用于色彩测定。-20-基线校正时 样品测
23、定时图 3-2-3 不含镜面反射的漫反射测定 样品设置位置标准白板参比光标准白板测定光参比光标准白板测定样品测定光-21-B. 使用 150 积分球附件（LISR-3100）时/只有 UV-3600（入射角 7）安装积分球附件。设定 UVProbe 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为反射率，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为5.08.0 ，在含近红外区域的测定时设为(20)(32) 。将检测器单元(D)设为外部 。图 3-2-4 测定参数将标准白板设置在规定的位置。在操作说明书上记述为积分球开口部处（来自测定样品的正反射光照射到的地方）安装光捕集器。这样，正反射光被
24、光捕集器捕集，不能返回积分球内。进行基线校正。取下标准白板，设置样品，使测定面对着积分球侧，进行样品测定。-22-图 3-2-5 使用 150mm 积分球的不含镜面反射的漫反射测定测定光 参比光光捕集器测定样品 标准白板-23-3-3. 含镜面反射光的漫反射测定含镜面反射的漫反射测定是测定全部样品反射光的方法，使用反射基准进行测定。图 3-3-1 含镜面反射光的漫反射光测定使用积分球。使从样品的反射光相对于样品稍有一点角度（10 度以内） ，将镜面反射光捕集到积分球内。反射基准使用硫酸钡等，但与不含镜面反射光的漫反射测定不同的是有时反射基准使用也镀铝反射镜。在样品反射光中镜面反射成分多时，反射
25、基准使用镀铝反射镜较好。本方法是日射反射率测定等常采用的测定方法。含镜面反射和漫反射的测定的注意事项A. 反射基准与漫反射测定一样，经常使用硫酸钡等作为反射基准。但是，因为进行含镜面反射光的测定，所以也有时使用镀铝反射镜。选择与测定样品性状相似的反射基准为好（镜面反射光多的样品选择镀铝反射镜，漫反射光多的样品选择硫酸钡等） 。B. 反射率的校正因为使用反射基准，所以只能得到相对值（将反射基准作为 100%时的反射率） 。但是，如果反射基准的反射率为已知，则能够通过数据演算进行校正。反射基准使用镀铝反射镜时，可使用绝对反射测定方法测定反射率，通过数据演算进行校正（反射镜上有伤痕时不能得到正确的反
26、射率，务请注意） 。硫酸钡、氟树脂时，可通过使用带有反射率值的反射基准进行校正。带有反射率值的标准白板的代表例如下所示。硫酸钡制标准（括弧内为波长范围）MERCK 公司制 硫酸钡粉末试剂（320800nm）咨询：试剂销售代理店陶瓷制标准财团法人日本色彩研究所制 标准白板（380780nm）咨询：财团法人 日本色彩研究所 入射光漫反射光镜面反射光（正反射光）-24-TEL 048-794-3831 (Web)http:/www.jcri.jp/氟树脂制标准LabSphare 公司制 Spectralon 反射标准 99%（2502500nm）咨询：株式会社 系统工程技术（）TEL.03-3946
27、-4993 (Web)http:/www.systems-eng.co.jp/C. 入射角在 10 度以下入射角设定为 10 度以下。镜面反射在入射角较小时几乎不受偏振光的影响。并且，入射角在 10度以下，垂直光入射时反射率几乎不变。 （参照 3-4 章 绝对反射测定图 3-4-5）-25-实习 5. 含镜面反射的漫反射测定 使用积分球附件进行含镜面反射的漫反射光谱测定。测定方法与不含镜面反射的漫反射测定一样，使用积分球，但使用方法有若干不同。另外，150 积分球时，使用方法不同。A. 使用积分球附件（ISR-3100/ISR-2200/ISR-240A） 、多用途大型样品室（MPC-3100
28、/MPC-2200）时（入射角 8）在装置本体上安装积分球附件。设定 UVProbe 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为反射率，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为5.08.0 ，在含近红外区域的测定时设为(20)(32) 。将检测器单元(D)在 SolidSpec-3700 时设为积分球 ，UV-3600 时设为外部 。UV-2450/2550 没有检测器单元(D)的设定。图 3-3-2 测定参数-26-将测定条件中的 S/R 反转设定为反转。S/R 反转在 SolidSpec-3700/UV-3600 的装置参数菜单的详细设定中、UV-2550/2450 的装置参
29、数菜单中。Solidsepc-3700/UV-3600 UV-2450/2550图 3-3-4 S/R 反转设定将标准白板设置在规定的位置。进行基线校正。取下位于 标志的对角处的标准白板，设置样品。适用于各种固体样品的测定。基线校正时 样品测定时图 3-3-5 含镜面反射的漫反射测定 样品设置位置测定光标准白板标准白板参比光测定光测定样品标准白板参比光-27-B. 使用 150 积分球附件（LISR-3100）时/只有 UV-3600（入射角 7）在装置本体上安装积分球附件。设定 UVProbe 的测定方法。打开装置参数菜单，将测光值种类(M)设为透射率，将狭缝宽(S)在只含可见紫外区域的测定时设为5.08.0 ，在含近红外区域的测定时设为(20)(32) 。将检测器单元(D)设为外部 。150mm 积分球时不进行 S/R 反转。图 3-3-6 测定参数将标准白板设置在规定的位置。在操作说明书上记述为积分球开口部处（来自测定样品的镜面反射光照射到的地方）安装积分球用盖子。这样，镜面反射光返回积分球内。进行基线校正。取下标准白板，设置样品，进行样品测定。-28-图 3-3-7 使用 150mm 积分球的含镜面反射的漫反射测定测定光 参比光积分球用盖子测定样品 标准白板
