样品池一般采用什么材质？
一、引言
在紫外分光光度计（UV-Vis Spectrophotometer）的所有组成部分中，**样品池（或称比色皿，cuvette）**虽然看似微小，却对测量结果的准确性、重复性和可靠性起着决定性作用。其材质直接影响光的透过能力、对溶液的化学兼容性、耐温性能以及实验成本。
不同材质的比色皿适用于不同的波长范围和化学环境。因此，理解样品池的材质选择对于仪器操作人员和实验设计者而言，是确保数据质量的前提条件。
二、比色皿的光学作用机制
比色皿的主要功能是：
承载样品液体；
在固定光程下让光束通过；
不吸收或尽可能少吸收目标波长的光线；
保证两光窗表面平行、无缺陷，以避免光散射。
要实现以上目标，所用材质必须满足：
高透光率；
光学均匀性；
化学稳定性；
机械强度；
加工适配性。
三、常见比色皿材质类型一览
| 材质名称 | 波长透过范围（nm） | 特点摘要 | 应用方向 |
|---|---|---|---|
| 石英（Quartz） | 190–2500 | 紫外透过优异、耐腐蚀、价格高 | 紫外分析、痕量分析、高端科研 |
| 硼硅玻璃（Borosilicate） | 320–2500 | 可见光区良好、成本低 | 可见区分析、学生实验室 |
| 普通玻璃（Soda-lime） | 340–2500 | 成本最低、紫外区吸收严重 | 教学演示、非定量场景 |
| PMMA（亚克力）/PS（聚苯乙烯） | ≥330 | 一次性、便携、易变形 | 快速测试、便携设备、野外筛查 |
| 氟化钙、蓝宝石等特种材料 | 180–7000 | 适合红外/真空紫外 | 高端红外分析、特殊溶剂环境 |
四、各类比色皿材质详解
4.1 石英比色皿（Quartz Cuvette）
光学特性：
波长透过范围宽，尤其适合紫外区（190–320 nm）；
透光率在UV波段超过85%，几乎无背景吸收。
化学性质：
优异的抗酸碱腐蚀能力；
可耐高温（常用于自动热解灭菌）。
使用场合：
DNA、RNA、蛋白质定量（260 nm、280 nm）；
痕量药物分析；
法规计量检测。
缺点：
价格高昂（常为玻璃的5–10倍）；
脆性大，需小心操作与清洗。
4.2 硼硅玻璃比色皿（Borosilicate Glass）
光学特性：
在**可见光区（320–800 nm）**具有良好透过；
紫外区吸收较强，低于320 nm时数据失真。
化学性质：
抗热震性好，能承受煮沸；
可用于多种缓冲液和稀酸环境。
使用场合：
食品检测中的比色反应（如茶多酚）；
学生实验室的颜色比对实验；
可见光催化剂反应测定。
缺点：
不适用于紫外区；
不适合含氢氟酸等腐蚀性样品。
4.3 普通玻璃比色皿（Soda-lime Glass）
光学特性：
仅适用于400 nm 以上可见区；
紫外波段吸收显著，无法用于准确定量。
化学性质：
稳定性一般，易被碱性或酸性溶液侵蚀；
不建议用于高温或强反应性介质。
使用场合：
高中/中专教学；
彩色反应演示；
粗略目视比色比对。
优势：
成本极低，适合大批量教学演示；
容易替换，损坏风险低。
4.4 塑料比色皿（PMMA/PS）
光学特性：
透光范围通常为330–800 nm；
部分特制款型可支持紫外区低端（≥300 nm）。
使用优势：
一次性使用，避免交叉污染；
重量轻、携带方便；
无需洗涤，节约实验时间。
使用限制：
容易划伤或变形，影响光路；
溶剂兼容性差，不适合有机溶液；
热稳定性差，不可高温消毒。
应用示例：
现场食品安全筛查试剂盒；
水质快速检测试管法；
医疗试剂比色配套系统。
4.5 特种材质比色皿（如氟化钙、蓝宝石）
特性与优势：
氟化钙（CaF₂）：波长覆盖200–8000 nm，适合红外检测；
蓝宝石：极高机械强度，可用于高压样品池；
硼化石英：可用于真空紫外环境。
应用领域：
材料研究；
半导体光谱分析；
特种反应体系（高温高压环境）。
缺点：
成本极高；
需特制仪器适配，维护困难。
五、不同波长区间推荐材质
| 光谱区间（nm） | 推荐材质 | 不推荐材料 |
|---|---|---|
| 190–300（紫外） | 石英 | 普通玻璃、塑料 |
| 300–400 | 石英、特种塑料 | 普通玻璃 |
| 400–800（可见） | 石英、玻璃、塑料 | 一般均可 |
| >800（近红外） | 石英、氟化钙等 | 所有普通玻璃与塑料比色皿 |
六、材质选择与样品兼容性分析
| 样品类型 | 推荐材质 | 理由说明 |
|---|---|---|
| DNA/RNA生物样品 | 高纯石英 | 紫外区吸收波长敏感，需高透光率 |
| 有机溶剂（乙醇、苯） | 石英或硼硅玻璃 | 塑料会被溶解或变形 |
| 强酸碱样品（如NaOH） | 石英 | 化学稳定性强 |
| 缓冲液溶液 | 硼硅玻璃、石英 | pH中性，材质耐受良好 |
| 便携试剂盒样品 | 塑料（PMMA） | 一次性使用，避免交叉污染 |
七、材质选择实践建议
7.1 实验目的优先
高精度定量 → 石英；
粗略可见比色 → 玻璃；
快速筛查 → 塑料。
7.2 仪器兼容性需确认
注意尺寸（如 12.5 × 12.5 × 45 mm 标准方形）；
检查比色皿架是否支持所选材质（如深孔架不适合玻璃U型皿）。
7.3 成本控制与消耗考量
若频繁使用 → 可配玻璃+塑料混合组合；
若实验稀少 → 石英1–2支定期维护即可。
八、比色皿材质保养注意事项
避免机械碰撞：石英、玻璃均较脆；
不得使用强碱清洗塑料池；
石英皿应定期使用酸性洗液或光学清洗剂；
用后立即清洗，防止干结污染；
光学面避免手指触摸或布擦，建议用镜头纸或无尘布擦拭。
九、结语
比色皿的材质选择虽属“微观操作”，却是紫外分光光度分析中的“大问题”。不同材质适用于不同波长与化学环境，任何不合适的材质都会引起背景吸收、光散射或样品反应，从而直接干扰实验数据的准确性。
因此，在仪器使用前、实验设计初期，就应结合波长范围、样品性质、分析目标与预算水平，科学合理地选择合适的比色皿材质，方能保证实验数据的可靠性与可重复性。
