紫外可見分光光度計(jì)光度準(zhǔn)確度分析

紫外可見分光光度計(jì)（UVS）作為集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)為一體的密集高科技產(chǎn)品，具有多種性能指標(biāo)，其中根本性的技術(shù)指標(biāo)為光度準(zhǔn)確度（PA）。基于此，對紫外可見分光光度計(jì)光度準(zhǔn)確度分析極為重要。本文主要從PA的表征方法、層級間的影響因素，對紫外可見分光光度計(jì)光度準(zhǔn)確度進(jìn)行分析。希望通過本文分析，為相關(guān)人員進(jìn)行紫外可見分光光度計(jì)檢定提供借鑒。

一、引言

紫外可見分光光度計(jì)（UVS）作為集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)為一體的密集高科技產(chǎn)品，歷史悠久、使用zui多，且覆蓋面zui廣。PA作為UVS的根本性技術(shù)指標(biāo)，與測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性等密切相關(guān)。目前，上存在數(shù)百家企業(yè)從事UVS生產(chǎn)，但基于PA技術(shù)指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)，在準(zhǔn)確性方面還存在很多問題。基于此，本文主要從儀器學(xué)理論角度，分析PA的表征方法、層級間的影響因素，進(jìn)而分析紫外可見分光光度計(jì)的光度準(zhǔn)確度。希望通過本文分析，為相關(guān)人員進(jìn)行紫外可見分光光度計(jì)檢定提供借鑒與參考。

二、PA的檢定方法

1.PA表示方法。現(xiàn)今，上關(guān)于PA的表示，主要通過透射比誤差（ΔT）或者是吸光度誤差（ΔA），有的廠商同時(shí)給出ΔT與ΔA，有的廠商只給其中一個(gè)。這兩種表示方式，在規(guī)則上都被允許，但實(shí)踐證明，同時(shí)給出ΔT與ΔA的UVS中，幾乎都是錯(cuò)誤的。這主要由于ΔT是在整個(gè)T值范圍內(nèi)無法做到與ΔA一致。規(guī)程是用透射比誤差（ΔT）表示PA。

2. PA檢定方法。基于UVS的PA檢定，所選用的材料都是高純度、高穩(wěn)定性的物質(zhì)，其中在堿性溶液中通常選用鉻酸鉀，在酸性溶液中選用重鉻酸鉀。基于堿性溶液中的鉻酸鉀，在存儲時(shí)，不能存放在玻璃容器中，存放在石英器皿中。許多學(xué)者認(rèn)為利用紫外濾光片進(jìn)行檢定，具有較好的穩(wěn)定性以及便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)。基于UVS的PA檢定方法，目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，譬如，美國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)參比材料，在規(guī)定的波長位置，連續(xù)測量10個(gè)吸光度或者是透射比讀數(shù)，取這10個(gè)數(shù)的平均值，并將實(shí)際吸光度或透射比與觀測值的平均值做差，所獲得的值則是PA。美國NBS還規(guī)定，在可見區(qū)間使用930標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行光度準(zhǔn)確度測量，其標(biāo)準(zhǔn)透射比值分別是10%、20%、30%，此外也可以采用931標(biāo)準(zhǔn)片進(jìn)行光度準(zhǔn)確度測量，其屬于一種溶液。在紫外光區(qū)，則選用203進(jìn)行光度準(zhǔn)確度測量，其屬于標(biāo)準(zhǔn)透射比值分別為90%、30%以及10%的熔融石英濾片。并頒布了可用的鉻酸鉀以及重鉻酸鉀等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。我國于1992年制定了關(guān)于紫外可見分光光度計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定了基于重鉻酸鉀溶液檢定紫外區(qū)的光度準(zhǔn)確度，并明確了檢定波長。并規(guī)定在可見光區(qū)使用中性濾光片檢定光度準(zhǔn)確度，標(biāo)準(zhǔn)片的透射比標(biāo)稱值選用10%、20%以及30%。此外，還使用紫外光區(qū)透射比濾光片來檢定紫外光區(qū)的光度準(zhǔn)確度。

三、PA的主要影響因素

僅從儀器本身考慮，PA的主要影響因素，可以使用數(shù)學(xué)表達(dá)式PA=f（λA、SL、N、BF、SBW）描述。其中PA表述光度準(zhǔn)確度；λA代表波長準(zhǔn)確度；SL代表雜散光；N表示噪聲；BF代表基線平直度；SBW代表光譜帶寬。

1.波長準(zhǔn)確度極為重要，主要由于不同物質(zhì)，有不同波長，產(chǎn)生不同的摩爾吸光系數(shù)，不同的摩爾吸光系數(shù)則具有不同的分析誤差。

2.雜散光，作為分析誤差的主要來源，直接限制了測試試樣的濃度上限。雜散光也屬于目前學(xué)者普遍關(guān)心的問題。T. Owen研究了不同濃度的雜散光的吸光度，發(fā)現(xiàn)在相同的雜散光條件下，隨著濃度增加，吸光度逐漸增加，但成正比的范圍逐漸降低。對于雜散光與吸光度誤差關(guān)系，2Abs（吸光度值）處，當(dāng)存在0.1%的雜散光條件，吸光度誤差則為5%；在0.434Abs處，存在0.5%的雜散光，其相對誤差超過1%。

3.噪聲。在UVS中，噪聲有光噪聲、電噪聲兩種，其中光噪聲的產(chǎn)生由光源的發(fā)光強(qiáng)度分布因子決定，電噪聲則來源于PMT和各種電源及放大器等。噪聲作為UVS的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，是主要的誤差分析來源，其直接限制了UVS檢測的下限。

4.基線平直度。所謂基線平直度指的是是全波段每個(gè)波長上的噪聲，其與UVS的靈敏度以及限制檢測的下限及使用范圍密切相關(guān)。根據(jù)儀器的工作波段范圍選取A段250nm，B段500nm，C段1500nm作為噪聲的測量波長，500nm為漂移的測量波長。其中A段是紫外光區(qū)（190nm～340nm），B段是可見光區(qū)（340nm～900nm），C段是近紅外光區(qū)（900nm～2600nm）。

5.光譜帶寬。在UVS中，不同的光譜帶寬會產(chǎn)生不同的分析誤差。光譜帶寬作為影響UVS的光度準(zhǔn)確度的主要影響因素，T.Owen作了深入研究。通過分析1nm、5nm、10nm、20nm以及50nm光譜帶寬所產(chǎn)生的吸收峰特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)：對于光譜帶寬為1nm處，測試峰有兩個(gè)吸收峰，當(dāng)光譜帶寬為10nm處，試樣的吸收峰則很矮；對于光譜帶寬為20nm處，試樣存在兩個(gè)極為清晰的吸收峰，且形成馬鞍形狀；當(dāng)光譜帶寬為50nm處，試樣的兩個(gè)清晰吸收峰則形成了一個(gè)饅頭峰。這表明，基于UVS的光譜帶寬，會產(chǎn)生較大的分析誤差。

四、光度準(zhǔn)確度改進(jìn)措施

作為計(jì)量檢定者，需要認(rèn)真按照規(guī)程的規(guī)定對波長示值誤差與重復(fù)性、噪聲與漂移、光譜帶寬、透射比示值誤差與重復(fù)性、基線平直度、電源電壓的適應(yīng)性、雜散光、吸收池的配套性進(jìn)行檢定，并將我們的標(biāo)準(zhǔn)濾光片定期送到上級計(jì)量部門檢定，對于標(biāo)準(zhǔn)溶液要在有限期內(nèi)使用，以保證單位的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確可靠，這樣獲得可靠準(zhǔn)確的PA值，從而判定被檢紫外可見分光光度計(jì)符合哪個(gè)級別（按照計(jì)量性能的高低將被檢紫外可見分光光度計(jì)劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四個(gè)級別）。

五、結(jié)語

PA作為UVS的根本性技術(shù)指標(biāo)，與λA、SL、N、BF、SBW密切相關(guān)。本文主要從PA的表征方法、層級間的影響因素，對紫外可見分光光度計(jì)光度準(zhǔn)確度進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)措施。希望通過本文分析，為相關(guān)人員進(jìn)行紫外可見分光光度計(jì)檢定提供借鑒與參考。