可見分光光度計波長示值誤差測量結(jié)果的不確定

賈劉慶（山西省臨汾市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試所，山西 臨汾 041000）

可見分光光度計波長示值誤差測量結(jié)果的不確定

賈劉慶
（山西省臨汾市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗測試所，山西 臨汾 041000）

可見分光光度計是根據(jù)物質(zhì)的分子對可見區(qū)輻射（光）的選擇性吸收和朗姆-比爾定律對物質(zhì)進行定量分析和定性鑒別的儀器。在按照規(guī)程要求的條件下，主要檢定儀器的波長、投射比示值誤差，示值誤差測量結(jié)果的不確定度是計量學(xué)中的一個重要內(nèi)容。本文主要是針對被檢儀器的工作波長B段即（340nmˉ900nm）的波長范圍之內(nèi)，來評定特定波長的示值誤差，并在此基礎(chǔ)上，列出了相應(yīng)的方法與步驟，總結(jié)了研究的結(jié)果。

可見分光光度計；不確定度；波長

1　基本概述

（1）測量的主要依據(jù)：JJG178-2007

（2）基本的環(huán)境條件：要求環(huán)境的溫度控制在10～30℃，并要求其相對濕度≤85%。

（3）本次的被測對象：測量B段，也就是340～900nm的可見分光光度計。

（4）測量的標(biāo)準(zhǔn)：本次研究中，我們主要是運用或者干涉濾光片是鐠釹濾光片，來進行B段儀器波長的測量，并且測量標(biāo)準(zhǔn)為：①干涉濾光片：要求波長的不確定度應(yīng)當(dāng)≤1.0nm，其中包含因子K95=1.96。②鐠釹濾光片：要求波長的不確定度應(yīng)當(dāng)≤0.5nm，其中包含因子k95=1.96。

（5）測量的基本步驟：用譜釹濾光片或干涉濾光片對被檢儀器B段波長測量，在規(guī)定的波長處，進行吸收峰波長的測量，并要求對其進行三次重復(fù)測量。測量之后，所得到的三次示值的算術(shù)平均值，和標(biāo)準(zhǔn)值之間所存在的數(shù)值差，也就是儀器波長所存在的示值誤差。

（6）對評定結(jié)果的運用：按照上述要求，來運用干涉濾光片所得到的結(jié)果，可以被有效的運用到棱鏡型的可見分光光度計中。而運用譜釹濾光片所得到的評定結(jié)果，則可以運用到光柵型的可見分光光度計中。

2　數(shù)學(xué)模型

用波長標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定/校準(zhǔn)儀器的波長，測量結(jié)果為：

在上面的計算公式當(dāng)中，

λ—B段分光光度計波長示值的算術(shù)平均值；

?λ—B段分光光度計波長示值誤差；

λs—標(biāo)準(zhǔn)波長濾光片的實際值

通過分析得出，?λ與隨機誤差和系統(tǒng)誤差的和相等，并且，在修正之后，系統(tǒng)誤差慢慢趨于零，其不確定度相對來說非常的小，因此可以忽略不計，所以呢，實際上真正參與到不確定度評定當(dāng)中的，主要還是波長測量的隨機誤差。

3　評定輸入量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度

從數(shù)學(xué)模型式子以及測量方法可知，在影響波長測量不確定度的因素不僅包括環(huán)境條件、人員操作以及測量重復(fù)性所存在的不確定度，同時也包含了被檢儀器自身所存在的變動性等。所以說，在相同的檢定條件之下，可見分光光度計波長示值誤差測量結(jié)果的不確定度主要還是來源于儀器重復(fù)測量的不確定度和標(biāo)準(zhǔn)器量值所存在的不確定度。

a）若要運用光柵型可見分光光度計，來使用鐠釹濾光片波長為529.6nm的特征波長，連續(xù)測量10次，得到3組不同波長測量列，其中一組測量列為：530，530，530，530，530，530，529，529，530，530nm。

其中，單次實驗的標(biāo)準(zhǔn)差為：

然后再隨機選擇3臺同類型可見分光光度計按照上述方法來對其進行測量，要求連續(xù)測量10次并進行計算，最終獲得單次的實驗標(biāo)準(zhǔn)差，得出其不確定度。

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差

其中，實際的測量情況為：

而自由度則為：

b）若要運用棱鏡型分光光度計，則應(yīng)當(dāng)使用干涉濾光片波長為439nm的特征波長，并對其進行10次連續(xù)測量，以此來獲得3組不同的波長測量列，選擇其中一組：440，440，440，440，441，441，441，440，441，440nm：

單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差：

隨機選擇3臺同類型可見分光光度計，并對其進行同條件下的10次連續(xù)測量，運用上述方法來對其進行計算，并以此來得出相應(yīng)的單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差。

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差

實際測量情況：

3.2評定輸入量λs的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

一般來說，我們會選擇B類方法，來對輸入量λs的不確定進行評定，究其原因，主要是因為其最主要的來源就是鐠釹濾光片或干涉濾光片波長的定值不確定度。

a）從本質(zhì)上來說，鐠釹濾光片波長證書的波長定值的不確定度為0.5nm，其中包含因子：

b）干涉濾光片的證書給出定值的相對不確定度為1.0nm，包含因子，

標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

4　合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

4.1進行靈敏系數(shù)的評定

①數(shù)學(xué)模型

②靈敏系數(shù)

4.2鐠釹濾光片與干涉濾光片標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表1　鐠釹濾光片標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表2　干涉濾光片標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.3B段合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

a）鐠釹濾光片：

b）干涉濾光片：

4.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度

為了能夠更好的加以運用，我們可以將veff設(shè)置為近似于100，這樣并不會對最終的結(jié)果產(chǎn)生什么嚴重的影響作用。

5　擴展不確定度的評定

將置信概率設(shè)置為P=95%，并且依據(jù)有效自由度veff=100，來對其進行，通過進行t分布表的查閱之后可以得出：

B段波長擴展不確定度為

a）鐠釹濾光片∶

b）干涉濾光片∶

6　測量不確定度的報告

通過相關(guān)的測量以后，得出其擴展不確定度，即：

a）鐠釹濾光片∶

b）干涉濾光片∶

［1］JJG178-2007《紫外、可見、遠紅外分光光度計檢定規(guī)程》.

［2］JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》中國計量出版社，1999.

［3］上海市計量測試結(jié)束研究院編.常用測量不確定度評定方法及應(yīng)用實例.北京:中國計量出版社，2000.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.244