液相分析的应用宽带cavity-enhanced紫外可见吸收光谱(BBCEAS)半岛综合体育官方APP下载德甲

Meez伊斯兰教,^*l . Nitin Seetohul Noora Qas Nouna, Zuzana Bajuszova Zulf阿里

提大学科学与工程学院区,Middlesborough壹空间3 ba,英国。电子邮件:(电子邮件保护)

介绍

吸收光谱可以被认为是一半岛综合体育官方APP下载德甲个最有用的和最广泛使用的分析技术。因其实用性和广泛使用的原因之一是它的简单实验;一个典型的测量只需要一个光源的强度与和样品没有被记录。这也是一个普遍的技术,所有分析物吸收在电磁波谱,此外,这是一个绝对的技术,可以直接使用作为吸收测量来确定被分析物的基本性质如吸收wavelength-specific摩尔消光系数,e_l通过著名的比尔-朗伯定律的应用;

在哪里我₀(左)是光的强度到达探测器在缺乏样本我强度(l)是通过样品在给定波长,l,C样品的浓度和吗l是样品的路径长度。e的知识_l和l允许用于吸收光谱定量方式,同时吸收半岛综合体育官方APP下载德甲的波长可以定性识别分析物或官能团分析物。传统的吸收光谱的一个缺点是它相对贫穷的灵敏度荧光等其他光谱技术相比,那就是,一般来说,超半岛综合体育官方APP下载德甲过10³*更敏感。这是一个测量的结果的方式。同时荧光测量通常是相对于“零背景”,一个小吸收需要精确的两大信号之间的歧视。类比归功于斯坦福光谱学家著名教授雷诺数Zare,描述了吸收光谱是类似于确定的重量船长首先测量船舶的重量与船上船长和减去从这个船的重量。半岛综合体育官方APP下载德甲从比尔-朗伯定律,它是吸光度,可以提高测量的灵敏度,通过增加路径长度。传统,这是通过使用物理路径长度,等在大气测量差分光学吸收光谱(DOAS),使用路径长度的几公里的地方,或通过使用多路细胞等细胞白细胞或赫里欧。半岛综合体育官方APP下载德甲在这些,分段黄金镜子用于多路光,通常通过一个单元的体积> 20倍1 l .然而,在许多实验的设置,长物理路径的长度是不可能的,甚至多次细胞的体积太大。

Cavity-based吸收技术

在过去的20年里,发展了新的实验技术增加对吸收光谱测量的路径长度的基础上,利用光学谐振腔。半岛综合体育官方APP下载德甲这通常是由两个凹,反射率介电镜子,一般相隔1 m和反射率R≥0.99(即99%或更多的入射光在镜子上反射)。光进入腔通过第一个镜子的后面会有一个最大的传播,T= 1 -R,经历了许多反射腔内,从而增加了路径长度的测量。通过在气相的数量是由(1 -R)¹,因此,R= 0.999镜子隔开1 m, 1公里的有效路径长度得到的体积可能只有几厘米³。第一种方法使用一个光学腔吸收测量腔衰荡光谱(crd)。半岛综合体育官方APP下载德甲¹通常,这需要一个脉冲激光光源和快速灵敏的检测系统测量光强的衰减退出腔衰荡时间)。铃流的变化的时候空腔充满一个示例可以用来直接计算样品的吸收系数(= 2.303 eC)。这种技术已经广泛的应用主要是气相物种波长从紫外到远红外和导致改进的敏感性大于10⁴在传统的吸收测量。然而,它是一个复杂的和昂贵的技术。十年后crd的引入,提出了一种变体,测量了整体强度的输出腔而不是时间分辨的输出。这是通常被称为腔增强吸收光谱(cea)半岛综合体育官方APP下载德甲^2,3和实验方法和数据分析在很多方面是相似的,传统的吸收光谱,从而导致更简单、更少的昂贵的实验设备。半岛综合体育官方APP下载德甲crd相比的一个缺点是计算需要知识的镜面反射率或校准与一种已知cea。吸收测量可以表示为:⁴

可以看出,在单通道测量灵敏度的增加来自镜子的反射率。cea和crd一样,已被广泛应用于主要气相物种在一个广泛的波长。这两种技术使用激光光源由于大部分的光传输后失去了通过腔,与测量了在单一波长或扫描的波长可调谐激光器时使用。

BBCEAS

最近的一项创新在cea宽带光源结合多元探测器的使用。⁵这被称为宽带cavity-enhanced吸收光谱(BBCEAS)。半岛综合体育官方APP下载德甲它允许同时测量的波长范围,导致潜在的提高测量的信噪比,虽然经常以牺牲光谱分辨率相比,激光波长扫描实验。第一个宽带光源证明是一个强大的2000 W Xe弧光灯大型,昂贵的,高功率消耗。⁵作者成功地研究了高强度的使用为BBCEAS发光二极管(led),首次报道研究的独立由兰格里奇在气相等。⁶这些小的优势,廉价和低功耗(~ 1 W)。

液相BBCEAS试管

绝大多数cavity-based吸收的研究到目前为止一直在进行气相物种,而只有少数的研究已经报道了液相物种在固体的就更少了。这主要是由于更大的背景散射和吸收损失浓缩阶段导致更少通过腔。液相的研究,一个单独的光学元件,如试管放入腔,额外损失。然而,许多流程分析的重要性在液相,因此重要的是调查的可行性cavity-based吸收技术这一阶段。此外,BBCEAS非常适合作为理想的腔技术液相的液相吸收大部分是广泛而不需要高的光谱分辨率。第一个演示液相BBCEAS使用LED光源被伊斯兰教的报道等。⁷试验装置的示意图如图1所示。的输出流明1 W LED(白色、蓝色、绿色或红色)是由一系列平行镜头和虹膜和通过一个光学腔由两个反射率镜相隔5厘米的宽度。2 mm路径长度电池是安装在一个旋转舞台,放置两个镜子之间的等距。选择0度角入射散射和反射损失降到最低的试管。腔的输出被集中到输入纤维的低成本、紧凑、电荷耦合器件(CCD)摄谱仪(旅行车AVS2000)操作在200 - 850纳米范围的光谱分辨率1.5海里。实验方法简单,类似传统的吸收光谱。半岛综合体育官方APP下载德甲给定的分析物的空腔吸光度测量通过记录一个空白频谱与溶剂的空腔,然后被分析物的样品光谱加入溶剂,与吸光度计算以通常的方式。单程吸收更高的分析物的浓度是由传统的光谱仪和单程吸收腔可以通过应用比尔-朗伯定律计算。对于小的腔吸收,发现通过在腔的数量在给定波长或腔增强因子(欧共体语言教学大纲的)可以通过计算简单;

的欧共体语言教学大纲的值是一个结果的所有腔损失,包括镜损失和散射和吸收溶剂的损失和试管,与气相测量,non-mirror损失重大。实验研究与R≥0.99,R≥0.9945和R≥0.999集和镜子,由于高散射和吸收损失欧共体语言教学大纲的价值,只显示适度的改进与提高镜面反射率。当结合减少光强度达到探测器镜反射率高,发现最敏感的测量,事实上,用最低的反射率R≥0.99镜子。窄带吸收体的解决方案^{3 +}广泛吸收器,苏丹黑,强烈的吸收,杰出的blue-R,被选为代表分析物。图2显示了使用的一些分析物的空腔谱。最敏感的结果与辉煌blue-R红色领导和630海里R≥0.99镜子。欧共体语言教学大纲的51的计算,导致一个_最小值5.1×10⁵厘米¹和一个检测极限(LOD) 6.2×10^-10年m .这些数据明显优于传统的单通道吸收测量,也与以前相比毫不逊色液相crd研究使用更复杂的和昂贵的摆设。

长路径BBCEAS测量液体腔

对吸收光谱与荧光测量灵敏度的竞半岛综合体育官方APP下载德甲争,检测,至少在点水平低,需要实现。为了使更敏感的液相BBCEAS测量,两个修改前面的试验装置。首先,从试管消除散射和吸收损失,它被删除,相反,一个特别构造的不透液腔,镜子在哪里在直接接触解决方案中,使用。第二,使用基本路径长度20厘米长。⁸这个设置介绍了一些新的挑战。增强的敏感性导致背景的溶剂吸收,这是无关紧要的短路径长度,展现自己在样品腔谱。这是由于高泛音碳氢键和地伸展振动在大多数溶剂吸收的一个重要部分腔条件下选择波长的光。初步的实验结果,进行一系列常见的溶剂和乙腈被确认为最伟大的透明度范围450 - 650 nm。强烈的吸收器,亚甲蓝,峰吸光度在655海里,被选为研究的分析物。用白光LED和实验研究R≥0.99和R≥0.999镜子集。图3显示了使用获得的光谱R≥0.99镜子。背景溶剂吸收~ 620 nm清晰可见。减少散射和吸收液体腔导致欧共体语言教学大纲的从78年到429年的时候价值显著增加R≥0.99镜子被取代R≥0.999的镜子。这大幅增加有效路径长度补偿减少光强度达到探测器和最敏感的结果的实现R≥0.999镜子。a_最小值2.8×10⁷厘米¹计算导致4.6×10的LOD吗^-12年m .迄今为止,这似乎是最敏感的液相吸收测量在文献中报道。

应用BBCEAS作为高效液相色谱检测器

高效液相色谱法(HPLC)通常使用紫外可见吸收检测和因此被一些以前的液相crd研究报道的焦点。这些都是在一个波长使用复杂的和昂贵的实验设备。我们之前BBCEAS研究表明BBCEAS将是一个合适的高效液相色谱检测技术,由于所使用的多路检测。这是类似于函数二极管阵列检测器用于现代高效液相色谱系统。因此,进行实验用自制的高效液相色谱法建立BBCEAS检测系统。⁹从本质上讲,一个1厘米路径长度高效液相色谱流动细胞放入BBCEAS设置形成的光学共振器使用R≥0.99的镜子。执行的结果与实验相比传统PerkinElmer系列200高效液相色谱仪器。测量了染料罗丹明B和若丹明6 g。HPLC-BBCEAS的钟表仪器被发现是54至77倍低于传统的高效液相色谱仪器和与前面的HPLC-CRDS研究。一个关键优势单一波长HPLC-CRDS研究证明了成功地识别罗丹明B (~ 556 nm)和若丹明6 g (~ 527 nm)当一个近co-eluting混合物进行了研究。这是如图4所示。此外,简单的,低成本的试验装置和简单的数据分析表明,BBCEAS可以通过高效液相色谱法作为一个温和的成本选择制造商。

未来的应用

的未来显得非常明亮BBCEAS液相的应用。从本质上讲,任何当前设置使用单一液体通过吸收光谱可能受益于增强灵敏度BBCEAS是否应用。半岛综合体育官方APP下载德甲当前实际挑战杆测量到紫外区域的扩展(200 - 400海里),紧凑,低成本宽带光源是罕见的和合适的宽带反射率镜很难制造。扩展到近红外区也是可取的但会很困难,由于日益强大背景的溶剂吸收。蒂赛德大学正在进行的研究是关注进行紫外线BBCEAS测量液体和薄膜使用紫外发光二极管和还将BBCEAS应用于微流控设备和微型板块的读者。

引用

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