论文部分内容阅读
摘 要：紫外可见分光光度计（UVS）作为集光、机、电、计算机为一体的密集高科技产品，具有多种性能指标，其中根本性的技术指标为光度准确度（PA）。基于此，对紫外可见分光光度计光度准确度分析极为重要。本文主要从PA的表征方法、层级间的影响因素，对紫外可见分光光度计光度准确度进行分析。希望通过本文分析，为相关人员进行紫外可见分光光度计检定提供借鉴。
关键词：紫外可见分光光度计 光度准确度
一、引言
紫外可见分光光度计（UVS）作为集光、机、电、计算机为一体的密集高科技产品，历史悠久、使用最多，且覆盖面最广。PA作为UVS的根本性技术指标，与测量数据的准确性、可靠性等密切相关。目前，国际上存在数百家企业从事UVS生产，但基于PA技术指标的具体数据，在准确性方面还存在很多问题。基于此，本文主要从仪器学理论角度，分析PA的表征方法、层级间的影响因素，进而分析紫外可见分光光度计的光度准确度。希望通过本文分析，为相关人员进行紫外可见分光光度计检定提供借鉴与参考。
二、PA的检定方法
1.PA表示方法。现今，国际上关于PA的表示，主要通过透射比误差（ΔT）或者是吸光度误差（ΔA），有的厂商同时给出ΔT与ΔA，有的厂商只给其中一个。这两种表示方式，在规则上都被允许，但实践证明，同时给出ΔT与ΔA的UVS中，几乎都是错误的。这主要由于ΔT是在整个T值范围内无法做到与ΔA一致。规程是用透射比误差（ΔT）表示PA。
2. PA检定方法。基于UVS的PA检定，所选用的材料都是高纯度、高稳定性的物质，其中在碱性溶液中通常选用铬酸钾，在酸性溶液中选用重铬酸钾。基于碱性溶液中的铬酸钾，在存储时，不能存放在玻璃容器中，最好存放在石英器皿中。许多学者认为利用紫外滤光片进行检定，具有较好的稳定性以及便于携带的优点。基于UVS的PA检定方法，目前还没有统一的标准，譬如，美国国家标准规定：选择合适的标准参比材料，在规定的波长位置，连续测量10个吸光度或者是透射比读数，取这10个数的平均值，并将实际吸光度或透射比与观测值的平均值做差，所获得的值则是PA。美国NBS还规定，在可见区间使用930标准片进行光度准确度测量，其标准透射比值分别是10%、20%、30%，此外也可以采用931标准片进行光度准确度测量，其属于一种溶液。在紫外光区，则选用203进行光度准确度测量，其属于标准透射比值分别为90%、30%以及10%的熔融石英滤片。并颁布了可用的铬酸钾以及重铬酸钾等标准物质。我国于1992年制定了关于紫外可见分光光度计国家标准，并规定了基于重铬酸钾溶液检定紫外区的光度准确度，并明确了检定波长。并规定在可见光区使用中性滤光片检定光度准确度，标准片的透射比标称值选用10%、20%以及30%。此外，还使用紫外光区透射比滤光片来检定紫外光区的光度准确度。
三、PA的主要影响因素
仅从仪器本身考虑，PA的主要影响因素，可以使用数学表达式PA=f（λA、SL、N、BF、SBW）描述。其中PA表述光度准确度；λA代表波长准确度；SL代表杂散光；N表示噪声；BF代表基线平直度；SBW代表光谱带宽。
1.波长准确度极为重要，主要由于不同物质，有不同波长，产生不同的摩尔吸光系数，不同的摩尔吸光系数则具有不同的分析误差。
2.杂散光，作为分析误差的主要来源，直接限制了测试试样的浓度上限。杂散光也属于目前国际学者普遍关心的问题。T. Owen研究了不同浓度的杂散光的吸光度，发现在相同的杂散光条件下，随着浓度增加，吸光度逐渐增加，但成正比的范围逐渐降低。对于杂散光与吸光度误差关系，2Abs（吸光度值）处，当存在0.1%的杂散光条件，吸光度误差则为5%；在0.434Abs处，存在0.5%的杂散光，其相对误差超过1%。
3.噪声。在UVS中，噪声有光噪声、电噪声两种，其中光噪声的产生由光源的发光强度分布因子决定，电噪声则来源于PMT和各种电源及放大器等。噪声作为UVS的关键技术指标之一，是主要的误差分析来源，其直接限制了UVS检测的下限。
4.基線平直度。所谓基线平直度指的是是全波段每个波长上的噪声，其与UVS的灵敏度以及限制检测的下限及使用范围密切相关。根据仪器的工作波段范围选取A段250nm，B段500nm，C段1500nm作为噪声的测量波长，500nm为漂移的测量波长。其中A段是紫外光区（190nm～340nm），B段是可见光区（340nm～900nm），C段是近红外光区（900nm～2600nm）。
5.光谱带宽。在UVS中，不同的光谱带宽会产生不同的分析误差。光谱带宽作为影响UVS的光度准确度的主要影响因素，T.Owen作了深入研究。通过分析1nm、5nm、10nm、20nm以及50nm光谱带宽所产生的吸收峰特点，发现：对于光谱带宽为1nm处，测试峰有两个吸收峰，当光谱带宽为10nm处，试样的吸收峰则很矮；对于光谱带宽为20nm处，试样存在两个极为清晰的吸收峰，且形成马鞍形状；当光谱带宽为50nm处，试样的两个清晰吸收峰则形成了一个馒头峰。这表明，基于UVS的光谱带宽，会产生较大的分析误差。
四、光度准确度改进措施
作为计量检定者，需要认真按照规程的规定对波长示值误差与重复性、噪声与漂移、光谱带宽、透射比示值误差与重复性、基线平直度、电源电压的适应性、杂散光、吸收池的配套性进行检定，并将我们的标准滤光片定期送到上级计量部门检定，对于标准溶液要在有限期内使用，以保证单位的统一和量值的准确可靠，这样获得可靠准确的PA值，从而判定被检紫外可见分光光度计符合哪个级别（按照计量性能的高低将被检紫外可见分光光度计划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四个级别）。
五、结语
PA作为UVS的根本性技术指标，与λA、SL、N、BF、SBW密切相关。本文主要从PA的表征方法、层级间的影响因素，对紫外可见分光光度计光度准确度进行分析，在此基础上，提出了改进措施。希望通过本文分析，为相关人员进行紫外可见分光光度计检定提供借鉴与参考。
参考文献：
[1]孔迪， 彭观良， 杨建坤，等. 紫外可见分光光度计主要技术指标及其检定方法[J]. 大学物理实验， 2007， 20（4）：1-6.
[2]李昌厚. 紫外可见分光光度计光度准确度研究[J]. 分析仪器， 2011（5）：65-71.
[3]马佳佳， 任芊， 强伟峰. 紫外可见分光光度计高精度信号采集与处理[J]. 仪表技术与传感器， 2012（7）：16-17.
[4]李昌厚， 孙吟秋. 略论紫外可见分光光度计的光度准确度[J]. 光谱仪器与分析， 2001（2）：17-20.
关键词：紫外可见分光光度计 光度准确度
一、引言
紫外可见分光光度计（UVS）作为集光、机、电、计算机为一体的密集高科技产品，历史悠久、使用最多，且覆盖面最广。PA作为UVS的根本性技术指标，与测量数据的准确性、可靠性等密切相关。目前，国际上存在数百家企业从事UVS生产，但基于PA技术指标的具体数据，在准确性方面还存在很多问题。基于此，本文主要从仪器学理论角度，分析PA的表征方法、层级间的影响因素，进而分析紫外可见分光光度计的光度准确度。希望通过本文分析，为相关人员进行紫外可见分光光度计检定提供借鉴与参考。
二、PA的检定方法
1.PA表示方法。现今，国际上关于PA的表示，主要通过透射比误差（ΔT）或者是吸光度误差（ΔA），有的厂商同时给出ΔT与ΔA，有的厂商只给其中一个。这两种表示方式，在规则上都被允许，但实践证明，同时给出ΔT与ΔA的UVS中，几乎都是错误的。这主要由于ΔT是在整个T值范围内无法做到与ΔA一致。规程是用透射比误差（ΔT）表示PA。
2. PA检定方法。基于UVS的PA检定，所选用的材料都是高纯度、高稳定性的物质，其中在碱性溶液中通常选用铬酸钾，在酸性溶液中选用重铬酸钾。基于碱性溶液中的铬酸钾，在存储时，不能存放在玻璃容器中，最好存放在石英器皿中。许多学者认为利用紫外滤光片进行检定，具有较好的稳定性以及便于携带的优点。基于UVS的PA检定方法，目前还没有统一的标准，譬如，美国国家标准规定：选择合适的标准参比材料，在规定的波长位置，连续测量10个吸光度或者是透射比读数，取这10个数的平均值，并将实际吸光度或透射比与观测值的平均值做差，所获得的值则是PA。美国NBS还规定，在可见区间使用930标准片进行光度准确度测量，其标准透射比值分别是10%、20%、30%，此外也可以采用931标准片进行光度准确度测量，其属于一种溶液。在紫外光区，则选用203进行光度准确度测量，其属于标准透射比值分别为90%、30%以及10%的熔融石英滤片。并颁布了可用的铬酸钾以及重铬酸钾等标准物质。我国于1992年制定了关于紫外可见分光光度计国家标准，并规定了基于重铬酸钾溶液检定紫外区的光度准确度，并明确了检定波长。并规定在可见光区使用中性滤光片检定光度准确度，标准片的透射比标称值选用10%、20%以及30%。此外，还使用紫外光区透射比滤光片来检定紫外光区的光度准确度。
三、PA的主要影响因素
仅从仪器本身考虑，PA的主要影响因素，可以使用数学表达式PA=f（λA、SL、N、BF、SBW）描述。其中PA表述光度准确度；λA代表波长准确度；SL代表杂散光；N表示噪声；BF代表基线平直度；SBW代表光谱带宽。
1.波长准确度极为重要，主要由于不同物质，有不同波长，产生不同的摩尔吸光系数，不同的摩尔吸光系数则具有不同的分析误差。
2.杂散光，作为分析误差的主要来源，直接限制了测试试样的浓度上限。杂散光也属于目前国际学者普遍关心的问题。T. Owen研究了不同浓度的杂散光的吸光度，发现在相同的杂散光条件下，随着浓度增加，吸光度逐渐增加，但成正比的范围逐渐降低。对于杂散光与吸光度误差关系，2Abs（吸光度值）处，当存在0.1%的杂散光条件，吸光度误差则为5%；在0.434Abs处，存在0.5%的杂散光，其相对误差超过1%。
3.噪声。在UVS中，噪声有光噪声、电噪声两种，其中光噪声的产生由光源的发光强度分布因子决定，电噪声则来源于PMT和各种电源及放大器等。噪声作为UVS的关键技术指标之一，是主要的误差分析来源，其直接限制了UVS检测的下限。
4.基線平直度。所谓基线平直度指的是是全波段每个波长上的噪声，其与UVS的灵敏度以及限制检测的下限及使用范围密切相关。根据仪器的工作波段范围选取A段250nm，B段500nm，C段1500nm作为噪声的测量波长，500nm为漂移的测量波长。其中A段是紫外光区（190nm～340nm），B段是可见光区（340nm～900nm），C段是近红外光区（900nm～2600nm）。
5.光谱带宽。在UVS中，不同的光谱带宽会产生不同的分析误差。光谱带宽作为影响UVS的光度准确度的主要影响因素，T.Owen作了深入研究。通过分析1nm、5nm、10nm、20nm以及50nm光谱带宽所产生的吸收峰特点，发现：对于光谱带宽为1nm处，测试峰有两个吸收峰，当光谱带宽为10nm处，试样的吸收峰则很矮；对于光谱带宽为20nm处，试样存在两个极为清晰的吸收峰，且形成马鞍形状；当光谱带宽为50nm处，试样的两个清晰吸收峰则形成了一个馒头峰。这表明，基于UVS的光谱带宽，会产生较大的分析误差。
四、光度准确度改进措施
作为计量检定者，需要认真按照规程的规定对波长示值误差与重复性、噪声与漂移、光谱带宽、透射比示值误差与重复性、基线平直度、电源电压的适应性、杂散光、吸收池的配套性进行检定，并将我们的标准滤光片定期送到上级计量部门检定，对于标准溶液要在有限期内使用，以保证单位的统一和量值的准确可靠，这样获得可靠准确的PA值，从而判定被检紫外可见分光光度计符合哪个级别（按照计量性能的高低将被检紫外可见分光光度计划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四个级别）。
五、结语
PA作为UVS的根本性技术指标，与λA、SL、N、BF、SBW密切相关。本文主要从PA的表征方法、层级间的影响因素，对紫外可见分光光度计光度准确度进行分析，在此基础上，提出了改进措施。希望通过本文分析，为相关人员进行紫外可见分光光度计检定提供借鉴与参考。
参考文献：
[1]孔迪， 彭观良， 杨建坤，等. 紫外可见分光光度计主要技术指标及其检定方法[J]. 大学物理实验， 2007， 20（4）：1-6.
[2]李昌厚. 紫外可见分光光度计光度准确度研究[J]. 分析仪器， 2011（5）：65-71.
[3]马佳佳， 任芊， 强伟峰. 紫外可见分光光度计高精度信号采集与处理[J]. 仪表技术与传感器， 2012（7）：16-17.
[4]李昌厚， 孙吟秋. 略论紫外可见分光光度计的光度准确度[J]. 光谱仪器与分析， 2001（2）：17-20.