分光光度計(jì)雜散輻射率

陳君雄

摘 要：文章分析了分光光度計(jì)雜散輻射率產(chǎn)生的原因，及其對(duì)測(cè)量值的影響，并提出了減小和消除雜散輻射率的方法。

關(guān)鍵詞：雜散輻射率；分光光度計(jì)；研究分析

雜散輻射率一直是分光光度測(cè)量的一個(gè)重要影響因素，它的存在會(huì)使比爾定律產(chǎn)生偏移，JJG178-2007《紫外、可見(jiàn)、近紅外分光光度計(jì)》檢定規(guī)程中，對(duì)不同級(jí)別的分光光度計(jì)的雜散輻射率分別進(jìn)行限定：A段雜散輻射率要求為：220nm處分別不超過(guò)0.1%、0.2%、0.5%、1.0%；B段雜散輻射率要求為：360nm處分別不超過(guò)0.1%、0.2%，0.5%、1.0%；420nm處分別不超過(guò)0.2%、0.5%、1.0%、2.0%。

1 雜散輻射率的產(chǎn)生原因

雜散輻射率是指在單色光波長(zhǎng)一定間隔（一般為五個(gè)光譜帶寬）范圍之外，通過(guò)單色器所得到的全部輻射能，雜散輻射率的大小，反映了出射光束的光譜純度。

對(duì)于分光光度計(jì)而言，雜散輻射率包含了三方面的輻射能，一是波長(zhǎng)與測(cè)量波長(zhǎng)相同，但由于種種原因偏離正常光路，在不通過(guò)樣品的情況下，直接射到光電接收器上的輻射能；二是雖然經(jīng)過(guò)了樣品，但是由于光學(xué)系統(tǒng)色散原件及反射透射鏡的缺陷，如不必要的反射面、狹縫的缺陷、灰塵的散射、光學(xué)件（如光柵、透鏡、反射鏡等）表面的損傷、霉斑、準(zhǔn)直系統(tǒng)內(nèi)部或有關(guān)隔板邊緣的反射、光學(xué)系統(tǒng)的像差、熱輻射或熒光引起的二次電子發(fā)射、單色器內(nèi)壁黑化處理不妥、不均勻色散等產(chǎn)生的進(jìn)入光電接收器的非測(cè)量波長(zhǎng)輻射能；三是暗盒和樣品室未蓋嚴(yán)從外部漏入的光線(xiàn)。

2 雜散輻射率對(duì)測(cè)量的影響

雜散輻射率的存在會(huì)使朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律產(chǎn)生偏移。雜散輻射率是分光光度計(jì)的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)，是分析誤差的主要來(lái)源，它決定了儀器分析樣品的濃度范圍，特別是濃度的上限，當(dāng)一臺(tái)分光光度計(jì)的雜散輻射率一定時(shí)，被分析的試樣濃度越大，其分析誤差就越大，它能使建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)彎曲。過(guò)大的雜散輻射率不但會(huì)淹沒(méi)小吸收峰，造成光譜圖線(xiàn)條的連續(xù)不光滑，還會(huì)降低儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度，筆者曾經(jīng)檢過(guò)雜散輻射率高達(dá)30%T的分光光度計(jì)。根據(jù)朗伯-比爾定律：

A=-lgT

如果存在雜散輻射率，則A=-lg（T0+Ts）

T0為樣品引起的透射比值，Ts為雜散輻射率引起的透射比值，從式中可以看出Ts越大，T0越小，雜散輻射率對(duì)測(cè)量的影響越大。

3 減小和消除雜散輻射率的方法

3.1 選擇購(gòu)買(mǎi)具有優(yōu)良光學(xué)系統(tǒng)的分光光度計(jì)，這些儀器制作精良，能夠?qū)⒐逃械碾s散輻射率降到最小，例如好的單色器雜散輻射率就比較小，光柵式單色器一般比棱鏡式好。

3.2 儀器應(yīng)放置在無(wú)振動(dòng)的工作臺(tái)上，振動(dòng)會(huì)使準(zhǔn)直系統(tǒng)的零件松動(dòng)，光路位置偏移，狹縫變大變小，從而引起雜散輻射率變大。

3.3 儀器應(yīng)放置在粉塵小的場(chǎng)所，粉塵會(huì)附著在光學(xué)元件的表面，也會(huì)通過(guò)狹縫等縫隙進(jìn)入光接收器及單色器的暗盒，降低單色光的能量、增加光的散射，引起雜散輻射率變大。

3.4 儀器應(yīng)放置在干燥的場(chǎng)所，潮濕會(huì)使光學(xué)元件表面發(fā)霉受腐蝕，引起雜散輻射率變大。

3.5 確保暗盒和樣品盒的密封性，防止不必要的光線(xiàn)進(jìn)入光電接收器。

3.6 對(duì)于雜散輻射率已經(jīng)超差的儀器，首先應(yīng)該對(duì)光學(xué)元件特別是單色器進(jìn)行處理，根據(jù)筆者十多年的工作經(jīng)驗(yàn)，90%以上的雜散輻射率超差都是因?yàn)榉蹓m和潮濕引起的，特別是在飼料廠、冶金廠等單位使用的儀器。對(duì)各光學(xué)元件的玷污和發(fā)霉可用無(wú)水酒精和乙醚的混合液（按1：6比例配制）進(jìn)行清洗，然后用電吹風(fēng)吹干，對(duì)單色器出射孔的保護(hù)玻璃尤其要清洗干凈，這片玻璃的散射對(duì)雜散輻射率影響最大。其次，暗盒內(nèi)表面銹蝕剝落、損傷也要及時(shí)處理，防止不必要的反射。最后，光源的位置要調(diào)整到最佳狀態(tài)，光源的光線(xiàn)經(jīng)準(zhǔn)直鏡后，與光軸平行完整地進(jìn)入光孔，也是有效減少雜散輻射率的手段之一。