常用测量仪器的使用方法

2．7．1 酸度计的使用方法

p H计的工作原理是由甘汞电极(参比电极)与玻璃电极与被测溶液组成原电池，该电池的电动势仅仅随溶液中H+离子浓度而变化，通过标准缓冲溶液校正后，可直接测出被测溶液的p H。

1． 玻璃电极

p H计是测定溶液p H最常用的仪器之一。它主要是利用一对电极，在不同的p H溶液中能产生不同的电动势。这对电极中一支称为指示电极(玻璃电极，图2－46)，另一支称为参比电极(甘汞电极，图2－47)。玻璃电极是用一种导电玻璃(含72% Si O2，22%Na2O，6%Ca O)吹制成极薄的空心小球，球内装有0．1mol·L－1HCl和Ag－Ag Cl电极，把它插入一个待测溶液中，便组成一个电极。

图2－46 玻璃电极

Ag，Ag Cl(固) 0．1mol·L－1HCl 玻璃|待测溶液

这个导电的薄玻璃膜把两种溶液隔开，即有电势产生，小球内氢离子浓度是固定的，所以该电极的电位随待测溶液的p H的不同而改变。

图2－47 甘汞电极

式中 φG——玻璃电极的电极电位;

将玻璃电极和饱和甘汞极组成电池，并与电位差计连接，即可测定电池的电动势。

p H计一般是把测得的电池电动势直接用p H表示出来。为了方便起见，仪器设置了定位调节器，当测量标准缓冲溶液的时候，利用这一调节器，把读数直接调节在标准缓冲液的p H上面校正仪器，这样在测未知溶液的时候，指针就可以直接指出溶液的p H，一般都把前一步称为“校准”，后一步称为“测量”。一台已经校准过的仪器在一定时间内可以连续测量许多份未知液。如果电极的稳定性还没有完全建立，经常校准还是必要的。

玻璃电极的使用和维护:

(1)玻璃电极的主要部分是下端的一个玻璃泡，此球泡由一层极薄的特种玻璃制成，切忌与硬物接触，一旦发生破裂，则完全失效。

(2)在初次使用时，应先把玻璃电极在蒸馏水中浸泡数小时，最好一昼夜。不用时也最好把电极的玻璃球浸在蒸馏水中，以便在下次使用时可简化浸泡和校正手续。

(3)电极插头上的有机玻璃管具有优良的绝缘性能，切忌与化学药品或油污接触。

(4)玻璃膜不可沾有油污，如果发生这种情况，则应先将其浸入酒精中，再放入乙醚或四氯化碳中，然后再移到酒精中，最后用水冲洗干净，并浸于水中待用。

2． 甘汞电极

常用的参比电极是饱和甘汞电极，它是将汞(Hg)和甘汞(Hg2Cl2)的糊状物装入饱和KCl溶液中。汞上面插入铂丝，其上再连导线。饱和KCl溶液的下部有KCl晶体，管的下端开口用多孔陶瓷塞住，溶液能通过陶瓷内的毛细管向外渗漏。

饱和甘汞电极电位(相对于标准氢电极)与温度的关系为

φ=0．2420－0．00076(t－25)

式中，t表示实验条件下的温度(℃)。

在测定与Cl－无关的电极电位时，甘汞电极中KCl饱和溶液就可以直接作“盐桥”而无须再加盐桥。若对Cl－测定有影响，就得附加盐桥，附加盐桥可用不同的形式。

3． PHS－10B数字酸度计使用说明

(1)面板控制调节器件说明，见图2－48。

图2－48 p H计仪器面板示意图

1—发光二极管(LED)数字显示屏; 2—电源开关，按下则电源接通，放开则电源断开; 3—工作选择开关; 4—定位调节;5—零点调节;6—斜率补偿;7—温度补偿;8—参比电极接线柱;9—测量电极输入插座，插入时插座外套向前按，同时将电极插头插入，然后放开外套; 用手拉动电极连线，插头不能拉开则表示已插好; 如果需拔出插头，只需将外套向前按动，电极插头即可自行跳出; 10—输出选择开关，分两挡，分别使输出信号插座得到满量程为2V及10m V信号; 11—输出信号插座，与输出选择开关(10)配套使用; 12—保险丝; 13—电源插座，三芯中顶端一芯为接地端，电源为单相交流220V50Hz

(2)使用方法

Ⅰ．准备工作

①仪器插入220V交流电源，按下电源开关，LED显示屏上即有数字显示，仪器预热十分钟，工作选择(4)在m V挡位置时，调节零点读数为000。

②将已配制好的标准缓冲液(B4、B9两种溶液)分别倒入烧杯中，准备蒸馏水和滤纸少许。

③甘汞电极上下端的橡皮塞套应拔去，请注意电极内氯化钾溶液中不能有气泡，溶液不能过少，以防断路。并且溶液中应有氯化钾结晶析出，以确保溶液饱和。

④将甘汞电极和预先经蒸馏水浸泡的玻璃电极稳妥地装置在电极夹具内，甘汞电极应比玻璃电极下放2～3mm，以保护玻璃电极球泡，防止破碎。

⑤将甘汞电极引线旋紧于参比接线柱8上，将玻璃电极插头插入插座9上(也可使用复合电极，即甘汞电极和玻璃电极同置于一个塑料套管内)。

Ⅱ．用标准缓冲液标定仪器

①根据溶液温度，将温度补偿器置于相应位置，按下工作选择3使之位于p H位置。

②将电极浸入蒸馏水中轻轻摇动清洗，然后提起电极用滤纸吸去水滴，将电极浸入B4缓冲液，待示值稳定后(为20s～3min)调节定位钮使示值为4．00 (20℃)。

③将电极用蒸馏水清洗并吸干后浸入B9缓冲液，待读数稳定后调节斜率补偿，使仪器读数为B9溶液在20℃时标准值9．230。

④重复②、③两步操作，直至两次均相符合。

⑤电极在充分建立平衡后，才能得到稳定读数。电极插入溶液后，要得到稳定读数，总有一段滞后时间。平衡时间因各支电极的性能而异。

Ⅲ．未知溶液p H的测定方法

①经过标定的仪器即可用来测定未知液p H。测量过程中定位调节钮和斜率调节钮不能再转动。

②用蒸馏水清洗电极并用滤纸将水滴吸干，然后将电极插入被测溶液，仪器所显示的稳定读数即为该溶液的p H。

电极电位的测定方法

①取出电极插头，工作选择3位于m V位置，调节仪器零点，使读数为000。

②将电极插入仪器，将电极浸入溶液中，仪器的稳定读数即为电极在该溶液中产生的实际电位，单位为m V。工作电极的电位高于参比电极的电位时，读数会显示负值。

2．7．2 分光光度计的使用方法

1． 722型分光光度计外部旋钮、开关介绍(图2－49，图2－50)

图2－49 722型分光光度计结构简图

1—数字显示器; 2—A/T/C/F; 3—SD; 4—0%; 5—100% 6—波长刻度窗; 7—波长手轮; 8—比色皿暗室盖; 9—试样架拉手; 10—干燥器

图2－50 722型分光光度计仪器后视图

1—1．5A保险丝; 2—电源插头; 3—外接插头

主要技术指标是:

波长范围: 330～800nm; 波长精度±2nm

电源电压: 220V±10%，49．5～50Hz

浓度直读范围: 0～2000

吸光度测量范围: 0～1．999

透光率测量范围: 0～100%

光谱带宽: 6nm; 色散元件: 衍射光栅

光源: 卤钨灯12V，30W

接收元件: 光电管，端窗式19008

噪声: 0．5%(在550nm处)

2． 722型分光光度计光学系统

722型分光光度计光学系统图如图2－51所示。

图2－51 722型分光光度计光学系统图

钨灯发出的连续辐射经滤光片选择，聚光镜聚光后从进狭缝投向单色器，进狭缝正好处在聚光镜及单色器内准直镜的焦平面上，因此进入单色器的复合光通过平面反射镜反射及准直镜准直变成平行光射向色散元件光栅，光栅将入射的复合光通过衍射作用按照一定顺序均匀排列成连续单色光谱。此单色光谱重新回到准直镜上，由于仪器出射狭缝设置在准直镜的焦平面上，这样，从光栅色散出来的光谱经准直镜后利用聚光原理成像在出射狭缝上，出射狭缝选出指定带宽的单色光通过聚光镜落在试样室被测样品中心，样品吸收后透射的光经光门射向光电管阴极面，由光电管产生的光电流经微电流放大器、对数放大器放大后，在数字显示器上直接显示出样品溶液的透光率、吸光度或浓度数值。

3． 722型分光光度计的使用方法及注意事项

(1)将灵敏度旋钮置“1”挡(放大倍率最小)。

(2)开启电源，指示灯亮，仪器预热20min，选择开关置于“T”。

(3)打开试样室(光门自动关闭)，调节透光率零点旋钮，使数字显示“000．0”。

(4)将装有溶液的比色皿置于比色架中。

(5)旋动仪器波长手轮，把测试所需的波长调节至刻度线。

(6)盖上样品室盖，将参比溶液比色皿置于光路上，调节透光率“100”旋钮，使数字显示T为100．0(若显示不到100．0，则可适当增加灵敏度的挡数，同时应重复③，调整仪器至“000．0”)。

(7)将被测溶液置于光路中，数字表上直接读出被测溶液的透光率(T)值。

(8)吸光度(A)的测量，参照③、⑥，调整仪器至“000．0”和“100．0”将选择开关置于A，旋动吸光度调零旋钮，便得数字为“000．0”，然后移入被测溶液，显示值即为试样的吸光度(A)值。

(9)浓度(c)的测量，选择开关由A旋至c，将已标定浓度的溶液移入光路，调节浓度旋钮，使得数字显示为标定值，将被测溶液移入光路，即可读出相应的浓度值。

(10)仪器使用时，应经常参照本操作方法中③、⑥进行调“000．0”和“100．0”的工作。

(11)每台仪器所配套的比色皿不能与其他仪器上的比色皿单个调换。

(12)本仪器数字显示后背部带的外接插座，可输出模拟信号。插座1脚为正，2脚为负接地线。

(13)若大幅度改变测试波长，需等数分钟后才能正常工作(因波长由长波向短波或由短波向长波移动时，光能量急剧变化，光电管受光后响应迟缓，需一段光响应平衡时间)。

(14)仪器使用完毕后应用套子罩住，并放入硅胶保持干燥。

(15)比色皿用完后及时用蒸馏水洗净，用细软的纸或布擦干，存于比色皿盒内。

(16)吸光度测量步骤:

2．7．3 荧光光度计的使用方法

荧光光度计(图2－52)是用于扫描荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器，它能提供包括激发光谱、发射光谱、荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等多种物理参数，可从各种角度反映分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定，不但可以做一般的定量分析，而且还可以推断分子的不同环境下的构象变化，从而阐明分子结构与功能之间的关系。荧光分光光度计的激发波长扫描范围一般是190～650nm，发射波长扫描范围是200～800nm。荧光光谱法可用于液体、固体(如凝胶条)的光谱扫描，而且，荧光光谱法具有灵敏度高、选择性强、用样量少、方法简便、工作曲线的线性范围宽等优点，因此被广泛应用于生命科学、医学、药学、有机化学和无机化学等领域。

图2－52 LS－55荧光光度计

1． 基本原理

当物质的基态分子受到一激发光源照射，被激发到激发态后，在返回基态时，可以产生波长与入射光相同或波长更长的荧光。由于物质结构不同，所能吸收的紫外光波长不同，在返回基态时，所发射的荧光波长也不同，利用这一性质可以定性鉴别物质。对于同种物质，其产生的荧光强度在一定范围内与该物质的浓度呈线性关系，利用这一性质可以进行物质的定量测定。利用物质被紫外光照射后所产生的、能够反映出该物质特性的荧光，以进行该物质的定性分析和定量分享的方法称为荧光分析。

荧光分析的主要特点是灵敏度高，检出限为10－7～10－9g·m L－1，比紫外可见光分光光度法高10～103倍。荧光分析法的另一特点是选择性高，因为能吸收光的物质并不一定产生荧光，而且不同物质由于结构不同，其激发态能级的分布具有各自不同的特征，这种特征反映在荧光上表现为各种物质都有其特征荧光激发和发射光谱，因此，虽吸收同一波长的光，不同的物质产生的荧光波长也不同。荧光分析法还有方法快捷，重现性好，取样容易，试样需要少等优点。荧光分析法的不足之处主要是和其他方法相比其应用范围还不够广泛，因为有许多物质不产生荧光。

2． 仪器基本结构

由高压汞灯或氙灯发出的紫外光和蓝紫光经滤光片照射到样品池中，激发样品中的荧光物质发出荧光，荧光经过滤过和反射后，被光电倍增管所接受，然后以图像或数字的形式显示出来。荧光光度计的基本结构如图2－53所示，其中光源与检测器成直角方式排列。

图2－53 荧光光度计基本结构图

①光源: 为高压汞蒸气灯或氙弧灯，后者能发射出强度较大的连续光谱，且在300～400nm范围内强度几乎相等，故较常用。

②激发单色器: 置于光源和样品室之间的为激发单色器，筛选出特定的激发光谱。

③发射单色器: 置于样品室和检测器之间的为发射单色器，常采用光栅为单色器。筛选出特定的发射光谱。

④样品室: 通常由石英池(液体样品用)或固体样品架(粉末或片状样品)组成。测量液体时，光源与检测器成直角安排; 测量固体时，光源与检测器成锐角安排。

⑤检测器: 一般用光电管或光电倍增管作检测器。可将光信号放大并转为电信号。

3． 操作方法

型号不同的荧光光度计操作方法略有不同，具体参见相应仪器的使用说明书。LS－55型荧光光度计的操作方法简述如下:

①打开仪器、电脑及相应软件。

②在红色的“Luminescence Mode”中选择“Fluor(荧光)”，选定荧光测定模式。点击右上角的红色数字“1(氙灯开)”或“0(氙灯关)”，控制光源开关。

③设定仪器参数，包括激发光和发射光的起止波长、狭缝宽度等。

④开始扫描。扫描有三种方式: a． 预扫描，用以找出未知样品的最适宜激发波长; b． 单个单色器扫描，可单独进行激发光或发射光的光谱扫描; c． 同步扫描，两个单色器以一定的波长间距同步转动扫描，同步扫描又可分为固定波长差和固定能量差两种方式。

⑤其他模式。LS－55型荧光光度计提供了几种检测模式，可根据测定情况进行选择。a． 时间驱动模式，可在固定波长上记录一定时间内的样品荧光强度变化; b． 强度/浓度模式，可给出荧光强度与被测物质浓度之间的关系;c． 波长编程扫描模式，即在一系列不同的激发和发射波长下测定样品的荧光强度。

⑥测定完毕后，关闭应用软件、仪器和电脑。

2．7．4 DDS－12A数字式电导仪使用说明

1． 概述

DDS－12A数字式电导仪是电化学分析常用仪器之一。它广泛应用于化学研究、化学工业、电子工业、医药工业、环境监测、锅炉用水监测等领域。

2． 测量原理

溶液的电导是溶液的一个重要参数，它反映了溶液的导电能力。电导等于电阻的倒数，即Sx=1/R2，式中Sx为待测电导(单位: 西门子，用S表示)，Rx为电阻(单位: 欧姆，用Ω表示)。实际上，物体的电导值不仅取决于组成该物质的导电能力的强弱，而且取决于该物体的几何尺寸，即沿电流流动方向的长度和截面积，因此，为了准确反映物质的导电能力，需要引入电导率这个概念。电导率(以k表示)是单位长度和单位截面积的电导值。

其单位一般有S·cm－1、m S·cm－1、μS·cm－1三种。

最常用的DJS－Ⅰ型电导仪的电极由两块平行放置并被固定的玻璃支架上的铂片组成，每块铂片上分别引出一根导线。测定时将它们连接到仪器的输入端，介于两块铂片之间的这一部分溶液的电导值就是被测溶液的电导值Sx。见图2－54和图2－55。

图2－54 测量原理示意图

图2－55 电导池等效电路图

图中: Zx——电导池模拟阻抗，Zz=jzC0/(Rx+Cx);

Rf——标准比较电阻;

C0——电导电极引线电容;

C——电导池等效电容。

设两块铂片的面积都为A，铂片间的距离为L，则L/A称为电极常数，以Q表示。

这样，被测电导率kx=QSx。知道电极常数Q后，测得电导Sx，即可算出电导率Kx。

测量原理见附图2－54。图2－55为电导池即Zx的等效电路。由图2－54可知:

Vb=－Rf·Va/Zx，由Kx=QSx，得Kx=Q/Rx，所以当Va、Rf、Q为常数时电导率Kx的变化必然引起Rx的变化，Rx的变化又引起Zx的相应变化，而Zx的变化又引起Vb的变化，所以通过测量Vb的大小，就能测量电导率Kx值。

3． 仪器的工作过程

仪器测量方框图如图2－56所示。

图2－56 仪器测量方框示意图

由方波发生器输出方波测量电压信号，通过缓冲级后信号经不同程度的反馈得到不同的固定值Va，即得到了量程转移。信号Va加在Zx、Rf及反相输入的比例运算放大器A上，经比例运算得Zx的大小转移成的相应的电压信号Vb。Vb中具有正比于1/Sx的电阻性分量和电导电极引线电容C0，及电导池等效电容C的电抗性分量。Vb经相敏检测器可将其中电抗性分量除去，同时将交流信号转移成直流信号输出。这样加在A/D转换电路输入回路的Vb就与被测溶液的电导的1/Sx成正比了，从而便可读出被测电导率。

4． 操作方法

仪器面板示意图如图2－57所示。

(1)接通电源，仪器预热10min。如使用高周则按下20m S/cm按钮，使用低周则放开所有量程，在没有接入电极时使用调零旋钮使仪器读数为000。

图2－57 DDS－12A数字电导仪面板示意图

(2)将电极插座外套向前按动，并插入电极连接插头，然后放开外套，可拉一下电极连线(应不能拉出)，以检查插头是否可靠接好。如电极连接使用接线叉，则固定于仪器接线柱上，连线屏蔽引出端应接黑色接线柱。电极应用干净布拭干，并悬空放置，电极头部不能接触任何物体。按下2μS/cm量程，调节电容补偿，使仪器的读数为000。

(3)将仪器温度补偿旋钮置于25℃位置，常数补偿置于电极的实际常数相应位置，将电极浸入被测溶液，并按下相应的量程按钮，所得稳定读数即为被测溶液在测量温度状态下的电导率K。如常数补偿置于50位置(即常数为1位置)，则仪器读数即为当时温度下的溶液电导G。如读数第一位数字为1，后三位数字熄灭，表示被测数值超出量程范围，可按下高一挡量程按钮，如读数很小，为了提高测量精度，可按下低一挡量程按钮。

(4)使用DJS－10电导电极，可以扩展测量范围，即测量结果乘以10。20 μS/cm挡可测至2002μS/cm，2μS/cm可测至20μS/cm，此时常数补偿的表示也扩大10倍，即补偿5～15的常数范围。

(5)上述测量中温度补偿旋钮在25℃时的电导率。但是由于仪器设置的温度系数为2%/10℃，与这个温度系数不相符的溶液使用温度补偿器将会产生补偿误差。

(6)仪器可长时连续使用，也可利用输出信号外接记录仪进行连接监测。当需要拔除电极插头时，按一下插座外套，即可自行脱出。

(7)仪器使用完毕后，断开电源开关。

(编者: 钱 频 王一凡 刘绍乾)