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紫外- 可見分光光度計誤差來源分析與調(diào)修

紫外 - 可見分光光度計是一種高精度的光譜化學(xué)分析儀器，因為其精度高、適用范圍廣、價格便宜和檢測限低等特點被廣泛的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、化學(xué)和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。對紫外 - 可見分光光度計測量誤差進行有效的控制是所有檢測人員關(guān)心的問題。本文對紫外 - 可見分光光度計測量誤差的主要來源和調(diào)修方法進行了詳細(xì)的分析與闡述，以期對相關(guān)的檢測和計量檢定工作人員有所幫助。

紫外-可見分光光度計的測量原理是依據(jù)物質(zhì)對不同波長的單色輻射光可以產(chǎn)生特征吸收峰,特征吸收峰的吸光度符合郎伯-比爾定律,可利用特征吸收峰和郎伯-比爾定律對物質(zhì)進行定性和定量分析。紫外-可見分光光度計因其結(jié)構(gòu)簡單、選擇性好、操作方便、濃度適用范圍寬和靈敏度高等優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用在制藥、冶金、化工、食品、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。紫外-可見分光光度計的系統(tǒng)組成基本相同,均由氘燈和鎢燈作為光源系統(tǒng),然后經(jīng)過光棱鏡或光柵濾光,接著通過樣品吸收池吸收,zui后被光檢測器接收和檢測。為了對紫外-可見分光光度計的測量誤差進行控制,必需要對其誤差產(chǎn)生的來源進行分析。

1紫外-可見分光光度計測量誤差來源分析

波長準(zhǔn)確度是紫外-可見分光光度計zui重要的計量指標(biāo),波長準(zhǔn)確度是指指示波長與實際波長的符合程度,因此波長的示值誤差直接影響紫外-可見分光光度計測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。按照JJG178-2007《紫外、可見、近紅外分光光度計檢定規(guī)程》要求,可以使用定值的氧化鈥、鐠釹、鐠鉺或者干涉濾光片進行檢定,還可使用氧化鈥標(biāo)準(zhǔn)溶液和分析純1,2,4-三氯苯對波長進行檢定。不帶自動掃描功能的儀器，需對檢定點使用空氣作為空白進行 100% 和 0% 透射比的調(diào)節(jié)，然后將濾光片或標(biāo)準(zhǔn)溶液放入樣品室進行測量，從同一方向逐點測量不同波長的透射比，直到找出吸光度峰值或者透射比谷值.帶自動掃描功能的儀器需先設(shè)定波長范圍并進行基線掃描，接著對濾光片或標(biāo)準(zhǔn)溶液進行掃描，波長的示值誤差應(yīng)小于規(guī)程規(guī)定。

紫外 - 可見分光光度計的理論依據(jù)是郎伯 - 比爾定律，郎伯 - 比爾定律只有在采用單一波長時才能成立，雜散光是指投射到光檢測器上與設(shè)定波長不同的光的總和。雜散光引入的測量誤差與雜散光的數(shù)值基本一致，例如：如果一臺儀器的雜散光為 1%，則雜散光引入的測量誤差也近似等于 1%。雜散光產(chǎn)生的主要原因為：（1）灰塵、水珠或者霉斑污染光學(xué)元件；（2）光學(xué)元件位置發(fā)生變化或者損壞；（3）漏光導(dǎo)致復(fù)合光的混入。被測樣品的吸光度與透射比呈負(fù)對數(shù)的關(guān)系，即A=-logT，因此透射比的誤差大小直接影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。按照 JJG178-2007《紫外 、可見、近紅外分光光度計檢定規(guī)程》透射比可以使用紫外透射比標(biāo)準(zhǔn)溶液、紫外透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片和光譜中性濾光片進行檢定。導(dǎo)致透射比示值超差的原因通常有：波長示值誤差超差、比色皿架盤偏斜、光門密閉不嚴(yán)、光譜帶寬發(fā)生變化、光電線性不足和比色皿配套性超差等因素。

基線平直度也是紫外 - 可見分光光度計的主要技術(shù)指標(biāo)，基線平直度與噪聲和漂移的區(qū)別是：噪聲是指儀器在 250nm 和 500nm 處的光度噪聲，漂移是指儀器在 500nm 處與時間相關(guān)的光度變化量，基線平直度是指儀器全波段的每個波長點的光度噪聲，因此噪聲、漂移和基線平直度三者結(jié)合才能反應(yīng)出儀器的綜合性能。基線平直度超差會造成圖譜掃描變形甚至偽峰的出現(xiàn)，因此會造成較大的測量誤差。

2 .紫外-可見分光光度計測量誤差超差的調(diào)修

2.1   波長示值誤差超差的調(diào)修

如果紫外 - 可見分光光度計的波長示值誤差超出規(guī)程規(guī)定的范圍必須進行調(diào)修，調(diào)修后再次經(jīng)檢定合格后方能使用。常見的波長示值誤差超差的情況可以分為兩種：線性誤差。線性誤差的特點是儀器三個波長段的波長誤差偏向同一方向且數(shù)值相近。調(diào)修方法為：首先將波長調(diào)節(jié)至 580nm 處，然后在樣品池光路中放置一張白紙查看單色光的顏色，若不是橙黃色需調(diào)節(jié)波長使白紙上的單色光成為橙黃色且邊緣清晰和無雜色。接著將波長刻度盤的螺母擰松并旋轉(zhuǎn)至 580nm。再使用濾光片或標(biāo)準(zhǔn)溶液檢定波長誤差，為了進一步縮小波長誤差可再次擰松刻度盤螺母使刻度盤向相反方向旋轉(zhuǎn)相同誤差的刻度，直至調(diào)節(jié)到合格范圍之內(nèi)。非線性誤差。非線性誤差的特點是儀器三個波段的波長誤差有正有負(fù)。調(diào)修時需首先將儀器中間波段的波長利用上述方法調(diào)為準(zhǔn)確，然后根據(jù)偏移情況進行調(diào)節(jié)：對于低端為正差和為負(fù)差的現(xiàn)象可順時針調(diào)節(jié)準(zhǔn)直螺母；對于低端為負(fù)差和為正差的現(xiàn)象可逆時針調(diào)節(jié)準(zhǔn)直螺母。

2.2   雜散光超差的調(diào)修

由于紫外 - 可見分光光度計的光源室需要散熱，灰塵容易通過散熱孔進入儀器內(nèi)部，如果儀器內(nèi)部灰塵太多可用吹風(fēng)機和酒精進行清理，特別注意清理反光鏡時需用火棉膠粘除，因為反光鏡表面為一層很軟的鍍膜很容易被擦花。光學(xué)元件位置發(fā)生變化也是雜散光超差的主要原因，通常有以下幾種情況：光源燈與聚光鏡的位置發(fā)生變化導(dǎo)致聚焦不準(zhǔn)。將波長調(diào)為 580nm 查看光斑，如果光斑邊緣有光暈且光斑中央有雜色，說明是光源的聚焦不準(zhǔn)。這種情況可輕微移動燈室和燈位置來調(diào)節(jié)聚光透鏡的焦距，同時觀察白紙上的光斑，當(dāng)焦距對準(zhǔn)時光斑會突然變的純凈和均勻，然后再將燈室進行固定。準(zhǔn)直鏡位置發(fā)生變化。現(xiàn)象為雜散光超差，而 580nm 波長處的光斑無光暈和雜色。此時需要調(diào)節(jié)準(zhǔn)直鏡的調(diào)節(jié)螺母，每調(diào)節(jié)一次就檢定一次直至檢定合格。

2.3   透射比示值誤差超差的調(diào)修

因為透射比的檢定是在特定波長 235nm、257nm、313nm、350nm、440nm、546nm 和 635nm 處進行檢定的，如果波長的誤差超出規(guī)定范圍必定造成透射比的測量不準(zhǔn)，首先對波長進行檢定，檢定合格后方能進行透射比檢定。比色皿架發(fā)生偏斜會造成光路穿過吸收池的光程發(fā)生變化使透射比示值誤差超差，因為吸光度 A=-logT =kcl(k 為吸光系數(shù)，c 為溶液濃度，l 為光程 )。此時，對比色皿的底座進行調(diào)節(jié)使光束可以垂直從比色皿中央位置穿過。儀器使用時間太長易發(fā)生光門密閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，此時用手按壓光門可以發(fā)現(xiàn)透射比數(shù)值會發(fā)生較大的變化，對光門組件進行維修后問題可以得到解決。zui后比色皿配套性超差是很容易被忽略的因素，比色皿經(jīng)常存在配套性差的問題，使用所有比色皿均應(yīng)進行配套性檢定，配套性誤差小于 0.5% 才能使用.

2.4   基線平直度超差的調(diào)修

基線平直度超差的原因通常有：濾光片或其它光學(xué)元件被灰塵、水珠或者霉斑污染發(fā)生散射現(xiàn)象造成，對光學(xué)元件進行清理后問題可以得到解決。濾光片安裝不牢固或者不正確，波長調(diào)整時易產(chǎn)生較大噪聲，應(yīng)對濾光片的安裝進行檢查。鎢燈與氘燈切換時基線發(fā)生較大的跳動說明光源的切換存在問題，應(yīng)檢查光源的切換是否存在問題。儀器使用時間太長光電轉(zhuǎn)換器和放大器易發(fā)生老化，更換后可以降低基線平直度誤差。電壓不穩(wěn)或電磁干擾也會對基線平直度造成較大的影響，電壓不穩(wěn)的實驗室應(yīng)加裝穩(wěn)壓器。

3 .結(jié)束語

本文對波長、雜散光、透射比和基線平直度造成的誤差進行了分析，此外紫外 - 可見分光光度計平時還要注意正確的使用、維護和保養(yǎng)。例如：使用完畢后要及時擦凈殘留的液體，并在樣品池放入變色硅膠，防止儀器的光學(xué)元件產(chǎn)生霉斑和水珠；使用完畢后應(yīng)使用防塵套進行遮罩，防止灰塵進入儀器內(nèi)部污染光學(xué)元件；儀器應(yīng)盡量避免移動，防止光學(xué)元件的位置發(fā)生變化。從而保證紫外 - 可見分光光度計計量的準(zhǔn)確性，為檢測提供準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)。