氨氮測(cè)定儀所選用的光源類型在很大程度上決定了儀器的工作模式、信號(hào)處理方法、分辨率、靈敏度及測(cè)量精度，因而選擇一種合適的光源對(duì)整個(gè)氨氮測(cè)定儀的設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用。然而，在選擇光源時(shí)，應(yīng)考慮的因素很多，如光源的尺寸、輸入輸出功率、穩(wěn)定性、相干性、光譜特性以及安裝使用的難易程度等，另外光源的價(jià)格在很大程度上決定了設(shè)備的成本，因此也是必須考慮的因素之一。

一、Lambert-Beer 定律——光吸收基本定律

Lambert-Beer定律可表述為： 當(dāng)一束平行的單色光通過溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度和厚度的乘積成正比。它是氨氮測(cè)定儀采用光度法定量分析的依據(jù)。L-B 定律的重要前提是“單色光”，即只有一種波長(zhǎng)的光；實(shí)際上，真正的單色光卻難以得到。“單色光”僅是一種理想情況，即使用棱鏡或光柵等所得到的“單色光”實(shí)際上是有一定波長(zhǎng)范圍的光譜帶。

如何獲得更為理想的“單色光”是研制氨氮測(cè)定儀的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而光源的選擇則直接決定了“單色光”的獲取方式及其效果，即光譜帶寬的大小，這是影響氨氮測(cè)定儀測(cè)量精度的最直接因素之一。

二、常用光源的原理及其主要特性

（1）熱光源

熱光源的主要原理是由電流加熱合適的材料使其產(chǎn)生熱輻射。典型的熱光源是鎢燈或鹵鎢燈，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便且具有連續(xù)光譜。這種熱光源用在基于納氏試劑光度法的氨氮測(cè)定儀中時(shí)有兩個(gè)非常重要的問題值得考慮：一個(gè)是光源的穩(wěn)定性問題，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，鎢絲產(chǎn)生的光電流正比于燈絲電壓的3～4 次方，因此為了保證提供較穩(wěn)定的光功率就必須應(yīng)用具有非常高穩(wěn)定性的電源和電路；另一個(gè)問題是由于鎢燈或鹵鎢燈都具有連續(xù)光譜，必須經(jīng)過復(fù)雜的分光系統(tǒng)或單色器將來自光源的混合光分解為單色光，鑒于這些限制，在實(shí)際氨氮測(cè)定儀的設(shè)計(jì)中一般不提倡選用此種光源。

（2）發(fā)光二極管

發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN 結(jié)二極管。發(fā)光二極管具有可靠性較高，室溫下連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、光功率－電流線性度好等顯著優(yōu)點(diǎn)，而且由于此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，所以其價(jià)格非常便宜。因此在一些簡(jiǎn)易或便攜式的氨氮測(cè)定儀的設(shè)計(jì)中，如果LED能夠勝任，選用它作為光源即可大大降低整個(gè)儀器的成本。然而LED 的發(fā)光機(jī)理決定了它存在著很多的不足，如輸出功率小、發(fā)射角大、譜線寬、響應(yīng)速度低、溫漂大等。因此，在高測(cè)量精度的氨氮測(cè)定儀設(shè)計(jì)中，就不得不以提高成本為代價(jià)，選用其它更高性能的光源。

（3）空心陰極燈

原子光譜燈又稱空心陰極燈是氣體放電光源的一種。陽極和圓筒形陰極封在玻殼內(nèi)，玻殼上部有一透明石英窗。工作時(shí)窗口透射出放電輝光，其中主要是陰極金屬的原子光譜。空心陰極放電的電流密度可比正常輝光高出10倍以上，而陰極位降比正常輝光放電時(shí)低100V 左右。正常輝光放電時(shí)因?yàn)榉烹婋娏餍。饕禽椛涔ぷ鳉怏w的原子譜線；而在空心陰極放電時(shí)，放電正離子在很高的陰極位降區(qū)被加速轟擊陰極，試陰極金屬被濺散，被濺散出來的陰極金屬原子蒸汽，在空心陰極燈中被激發(fā)，輻射出該金屬的原子特征譜線。

（4）激光器

激光器發(fā)光原理是：通過泵浦源將能量輸入激光物質(zhì)，使其實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，由自發(fā)輻射產(chǎn)生的微弱的光在激光物質(zhì)中得以放大，由于激光物質(zhì)兩端放置了反射鏡，有一部分符合條件的光就能夠反饋回來再參加激勵(lì)，這時(shí)被激勵(lì)的光就產(chǎn)生振蕩，經(jīng)過多次激勵(lì)，從一端反射鏡中投射出來的光就是單色性、方向性、相干性都很好的高亮度的激光。激光器優(yōu)點(diǎn)十分有利于它在定量分析中的應(yīng)用，但是激光器的熱效應(yīng)、輸出波長(zhǎng)的限制以及相對(duì)較高的成本在很大程度上影響了其在氨氮測(cè)定儀中的使用。

三、發(fā)光二極管與空心陰極燈的對(duì)比實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

發(fā)光二極管與空心陰極燈的對(duì)比實(shí)驗(yàn)使用自主開發(fā)的全自動(dòng)氨氮測(cè)定儀，在其它條件，如檢測(cè)器件，室內(nèi)溫度等相同的前提下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)的主要目的是檢測(cè)這兩種光源的穩(wěn)定性和線性情況。比對(duì)的藍(lán)紫光LED 選用市場(chǎng)上可購(gòu)買的KS-430,中心波長(zhǎng)430nm，光譜帶寬60nm，供電電壓3.8～4.2V，輸出輻射量位1200uW。空心陰極燈選用鈣燈，原子光譜波長(zhǎng)422.7nm，光譜帶寬小于30nm，5min 內(nèi)基線漂移小于1%，噪聲小于0.3%，起輝電壓小于350V，最大工作電流10～20mA。

通過對(duì)幾種常用光源的特性分析和對(duì)比研究，探討了它們作為氨氮測(cè)定儀光源的可行性：相對(duì)于在分光光度計(jì)中廣泛使用的熱光源以及應(yīng)用越來越廣的激光器而言，LED 和鈣空心陰極燈以其出色的單色性，使用的便捷以及相對(duì)低廉的價(jià)格而更具有優(yōu)勢(shì)。