紫外可見分光光度計光度準確度分析

王慧

摘 要：紫外可見分光光度計（UVS）作為集光、機、電、計算機為一體的密集高科技產品，具有多種性能指標，其中根本性的技術指標為光度準確度（PA）。基于此，對紫外可見分光光度計光度準確度分析極為重要。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光度準確度進行分析。希望通過本文分析，為相關人員進行紫外可見分光光度計檢定提供借鑒。

關鍵詞：紫外可見分光光度計 光度準確度

一、引言

紫外可見分光光度計（UVS）作為集光、機、電、計算機為一體的密集高科技產品，歷史悠久、使用最多，且覆蓋面最廣。PA作為UVS的根本性技術指標，與測量數據的準確性、可靠性等密切相關。目前，國際上存在數百家企業從事UVS生產，但基于PA技術指標的具體數據，在準確性方面還存在很多問題。基于此，本文主要從儀器學理論角度，分析PA的表征方法、層級間的影響因素，進而分析紫外可見分光光度計的光度準確度。希望通過本文分析，為相關人員進行紫外可見分光光度計檢定提供借鑒與參考。

二、PA的檢定方法

1.PA表示方法。現今，國際上關于PA的表示，主要通過透射比誤差（ΔT）或者是吸光度誤差（ΔA），有的廠商同時給出ΔT與ΔA，有的廠商只給其中一個。這兩種表示方式，在規則上都被允許，但實踐證明，同時給出ΔT與ΔA的UVS中，幾乎都是錯誤的。這主要由于ΔT是在整個T值范圍內無法做到與ΔA一致。規程是用透射比誤差（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、高穩定性的物質，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，不能存放在玻璃容器中，最好存放在石英器皿中。許多學者認為利用紫外濾光片進行檢定，具有較好的穩定性以及便于攜帶的優點。基于UVS的PA檢定方法，目前還沒有統一的標準，譬如，美國國家標準規定：選擇合適的標準參比材料，在規定的波長位置，連續測量10個吸光度或者是透射比讀數，取這10個數的平均值，并將實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還規定，在可見區間使用930標準片進行光度準確度測量，其標準透射比值分別是10%、20%、30%，此外也可以采用931標準片進行光度準確度測量，其屬于一種溶液。在紫外光區，則選用203進行光度準確度測量，其屬于標準透射比值分別為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準物質。我國于1992年制定了關于紫外可見分光光度計國家標準，并規定了基于重鉻酸鉀溶液檢定紫外區的光度準確度，并明確了檢定波長。并規定在可見光區使用中性濾光片檢定光度準確度，標準片的透射比標稱值選用10%、20%以及30%。此外，還使用紫外光區透射比濾光片來檢定紫外光區的光度準確度。

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，可以使用數學表達式PA=f（λA、SL、N、BF、SBW）描述。其中PA表述光度準確度；λA代表波長準確度；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.波長準確度極為重要，主要由于不同物質，有不同波長，產生不同的摩爾吸光系數，不同的摩爾吸光系數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。雜散光也屬于目前國際學者普遍關心的問題。T. Owen研究了不同濃度的雜散光的吸光度，發現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系，2Abs（吸光度值）處，當存在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，其中光噪聲的產生由光源的發光強度分布因子決定，電噪聲則來源于PMT和各種電源及放大器等。噪聲作為UVS的關鍵技術指標之一，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。根據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（190nm～340nm），B段是可見光區（340nm～900nm），C段是近紅外光區（900nm～2600nm）。

5.光譜帶寬。在UVS中，不同的光譜帶寬會產生不同的分析誤差。光譜帶寬作為影響UVS的光度準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光譜帶寬所產生的吸收峰特點，發現：對于光譜帶寬為1nm處，測試峰有兩個吸收峰，當光譜帶寬為10nm處，試樣的吸收峰則很矮；對于光譜帶寬為20nm處，試樣存在兩個極為清晰的吸收峰，且形成馬鞍形狀；當光譜帶寬為50nm處，試樣的兩個清晰吸收峰則形成了一個饅頭峰。這表明，基于UVS的光譜帶寬，會產生較大的分析誤差。

四、光度準確度改進措施

作為計量檢定者，需要認真按照規程的規定對波長示值誤差與重復性、噪聲與漂移、光譜帶寬、透射比示值誤差與重復性、基線平直度、電源電壓的適應性、雜散光、吸收池的配套性進行檢定，并將我們的標準濾光片定期送到上級計量部門檢定，對于標準溶液要在有限期內使用，以保證單位的統一和量值的準確可靠，這樣獲得可靠準確的PA值，從而判定被檢紫外可見分光光度計符合哪個級別（按照計量性能的高低將被檢紫外可見分光光度計劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四個級別）。

五、結語

PA作為UVS的根本性技術指標，與λA、SL、N、BF、SBW密切相關。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光度準確度進行分析，在此基礎上，提出了改進措施。希望通過本文分析，為相關人員進行紫外可見分光光度計檢定提供借鑒與參考。

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