紫外- 可見(jiàn)分光光度計誤差來(lái)源分析與調修

紫外 - 可見(jiàn)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(jià)格便宜和檢測限低等特點(diǎn)被廣泛的應用在醫學(xué)、化學(xué)和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。對紫外 - 可見(jiàn)分光光度計測量誤差進(jìn)行有效的控制是所有檢測人員關(guān)心的問(wèn)題。本文對紫外 - 可見(jiàn)分光光度計測量誤差的主要來(lái)源和調修方法進(jìn)行了詳細的分析與闡述，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(jiàn)分光光度計的測量原理是依據物質(zhì)對不同波長(cháng)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(jìn)行定性和定量分析。紫外-可見(jiàn)分光光度計因其結構簡(jiǎn)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(diǎn)被廣泛的應用在制藥、冶金、化工、食品、醫學(xué)、地質(zhì)和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。紫外-可見(jiàn)分光光度計的系統組成基本相同,均由氘燈和鎢燈作為光源系統,然后經(jīng)過(guò)光棱鏡或光柵濾光,接著(zhù)通過(guò)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(jiàn)分光光度計的測量誤差進(jìn)行控制,必需要對其誤差產(chǎn)生的來(lái)源進(jìn)行分析。

1紫外-可見(jiàn)分光光度計測量誤差來(lái)源分析

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

紫外 - 可見(jiàn)分光光度計的理論依據是郎伯 - 比爾定律，郎伯 - 比爾定律只有在采用單一波長(cháng)時(shí)才能成立，雜散光是指投射到光檢測器上與設定波長(cháng)不同的光的總和。雜散光引入的測量誤差與雜散光的數值基本一致，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）漏光導致復合光的混入。被測樣品的吸光度與透射比呈負對數的關(guān)系，即A=-logT，因此透射比的誤差大小直接影響測量數據的準確性。按照 JJG178-2007《紫外 、可見(jiàn)、近紅外分光光度計檢定規程》透射比可以使用紫外透射比標準溶液、紫外透射比標準濾光片和光譜中性濾光片進(jìn)行檢定。導致透射比示值超差的原因通常有：波長(cháng)示值誤差超差、比色皿架盤(pán)偏斜、光門(mén)密閉不嚴、光譜帶寬發(fā)生變化、光電線(xiàn)性不足和比色皿配套性超差等因素。

基線(xiàn)平直度也是紫外 - 可見(jiàn)分光光度計的主要技術(shù)指標，基線(xiàn)平直度與噪聲和漂移的區別是：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(shí)間相關(guān)的光度變化量，基線(xiàn)平直度是指儀器全波段的每個(gè)波長(cháng)點(diǎn)的光度噪聲，因此噪聲、漂移和基線(xiàn)平直度三者結合才能反應出儀器的綜合性能?；€(xiàn)平直度超差會(huì )造成圖譜掃描變形甚至偽峰的出現，因此會(huì )造成較大的測量誤差。

2 .紫外-可見(jiàn)分光光度計測量誤差超差的調修

2.1   波長(cháng)示值誤差超差的調修

如果紫外 - 可見(jiàn)分光光度計的波長(cháng)示值誤差超出規程規定的范圍必須進(jìn)行調修，調修后再次經(jīng)檢定合格后方能使用。常見(jiàn)的波長(cháng)示值誤差超差的情況可以分為兩種：線(xiàn)性誤差。線(xiàn)性誤差的特點(diǎn)是儀器三個(gè)波長(cháng)段的波長(cháng)誤差偏向同一方向且數值相近。調修方法為：首先將波長(cháng)調節至 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，若不是橙黃色需調節波長(cháng)使白紙上的單色光成為橙黃色且邊緣清晰和無(wú)雜色。接著(zhù)將波長(cháng)刻度盤(pán)的螺母擰松并旋轉至 580nm。再使用濾光片或標準溶液檢定波長(cháng)誤差，為了進(jìn)一步縮小波長(cháng)誤差可再次擰松刻度盤(pán)螺母使刻度盤(pán)向相反方向旋轉相同誤差的刻度，直至調節到合格范圍之內。非線(xiàn)性誤差。非線(xiàn)性誤差的特點(diǎn)是儀器三個(gè)波段的波長(cháng)誤差有正有負。調修時(shí)需首先將儀器中間波段的波長(cháng)利用上述方法調為準確，然后根據偏移情況進(jìn)行調節：對于低端為正差和為負差的現象可順時(shí)針調節準直螺母；對于低端為負差和為正差的現象可逆時(shí)針調節準直螺母。

2.2   雜散光超差的調修

由于紫外 - 可見(jiàn)分光光度計的光源室需要散熱，灰塵容易通過(guò)散熱孔進(jìn)入儀器內部，如果儀器內部灰塵太多可用吹風(fēng)機和酒精進(jìn)行清理，特別注意清理反光鏡時(shí)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)生變化導致聚焦不準。將波長(cháng)調為 580nm 查看光斑，如果光斑邊緣有光暈且光斑中央有雜色，說(shuō)明是光源的聚焦不準。這種情況可輕微移動(dòng)燈室和燈位置來(lái)調節聚光透鏡的焦距，同時(shí)觀(guān)察白紙上的光斑，當焦距對準時(shí)光斑會(huì )突然變的純凈和均勻，然后再將燈室進(jìn)行固定。準直鏡位置發(fā)生變化?，F象為雜散光超差，而 580nm 波長(cháng)處的光斑無(wú)光暈和雜色。此時(shí)需要調節準直鏡的調節螺母，每調節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修

因為透射比的檢定是在特定波長(cháng) 235nm、257nm、313nm、350nm、440nm、546nm 和 635nm 處進(jìn)行檢定的，如果波長(cháng)的誤差超出規定范圍必定造成透射比的測量不準，首先對波長(cháng)進(jìn)行檢定，檢定合格后方能進(jìn)行透射比檢定。比色皿架發(fā)生偏斜會(huì )造成光路穿過(guò)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，c 為溶液濃度，l 為光程 )。此時(shí)，對比色皿的底座進(jìn)行調節使光束可以垂直從比色皿中央位置穿過(guò)。儀器使用時(shí)間太長(cháng)易發(fā)生光門(mén)密閉不嚴的現象，此時(shí)用手按壓光門(mén)可以發(fā)現透射比數值會(huì )發(fā)生較大的變化，對光門(mén)組件進(jìn)行維修后問(wèn)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(wèn)題，使用所有比色皿均應進(jìn)行配套性檢定，配套性誤差小于 0.5% 才能使用.

2.4   基線(xiàn)平直度超差的調修

基線(xiàn)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)生散射現象造成，對光學(xué)元件進(jìn)行清理后問(wèn)題可以得到解決。濾光片安裝不牢固或者不正確，波長(cháng)調整時(shí)易產(chǎn)生較大噪聲，應對濾光片的安裝進(jìn)行檢查。鎢燈與氘燈切換時(shí)基線(xiàn)發(fā)生較大的跳動(dòng)說(shuō)明光源的切換存在問(wèn)題，應檢查光源的切換是否存在問(wèn)題。儀器使用時(shí)間太長(cháng)光電轉換器和放大器易發(fā)生老化，更換后可以降低基線(xiàn)平直度誤差。電壓不穩或電磁干擾也會(huì )對基線(xiàn)平直度造成較大的影響，電壓不穩的實(shí)驗室應加裝穩壓器。

3 .結束語(yǔ)

本文對波長(cháng)、雜散光、透射比和基線(xiàn)平直度造成的誤差進(jìn)行了分析，此外紫外 - 可見(jiàn)分光光度計平時(shí)還要注意正確的使用、維護和保養。例如：使用完畢后要及時(shí)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；使用完畢后應使用防塵套進(jìn)行遮罩，防止灰塵進(jìn)入儀器內部污染光學(xué)元件；儀器應盡量避免移動(dòng)，防止光學(xué)元件的位置發(fā)生變化。從而保證紫外 - 可見(jiàn)分光光度計計量的準確性，為檢測提供準確和可靠的數據。