可見分光光度計誤差影響探討

秦暉

摘 要：可見分光光度計是根據物質的分子對可見區輻射（光）的選擇性吸收和朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律對物質進行定量分析和定性鑒別的儀器；其波長范圍為360nm～800nm。分光光度法是通過測定被測物質在特定波長處或一定波長范圍內光的吸光度或發光強度，對該物質進行定性和定量分析的方法，此方法因為準確度和靈敏度較高，相對誤差較小，操作相對簡便，因而得到了普及。可見分光光度計廣泛用于冶金、地質、化工、機械、食品、醫藥衛生、環境監測等部門的理化分析實驗室，并被列入中華人民共和國強制檢定的工作計量器具目錄。所以我們有必要對影響該類儀器的誤差進行探討分析。

關鍵詞：分光光度計；誤差；分析

中圖分類號：TH744.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0075-02

測量結果的準確度是一般定量分析儀器最重要的技術指標之一，直接標志了儀器測量結果的可信可靠程度。通過對影響測量準確度的各項因素進行分析，單色器結構的分光光度計所產生的光其實質是具有一定帶寬的單峰曲線，此類單峰曲線和理論上的色光是有區別的，原則上所有單色光都是得不到的，所以說波長誤差是影響儀器測量準確度的主要因素。波長誤差為波長測量值與真實值之差，其實質是儀器波長指示器的波長讀數與單色系統實際給出的波長值之差。

分光光度計的波長誤差是通過對已知標準參考波長的器具或物質的測量得到的。具有標準參考波長的器具或物質簡稱為波長標準器，它主要有三類：一類是反射線光譜的氣體放電燈，如汞燈、氘燈等；二類是具有尖銳吸收峰的物質，如氧化鈥溶液、氧化鈥玻璃、鐠釹溶液、鐠釹玻璃等；三類是窄帶干涉濾光片。從可見光光譜考慮，本文僅就窄帶干涉濾光片進行分析說明，干涉濾光片的特點是每一個濾光片只有單一的吸收峰，故不易產生人為判斷誤差，且攜帶方便。干涉濾光片精度不高的特性，所以干涉濾光片只用于可見分光光度計的檢定。對于可見分光光度計的誤差主要考慮的誤差來源有以下兩個方面：

1 儀器本體波長裝置造成的誤差

（1）儀器本體波長裝置造成的誤差包括波長發生裝置誤差、波長調整誤差，其中波長發生裝置誤差來源于儀器單色器與波長裝置在制造中的缺陷。而波長調整誤差則是由于單色器與波長裝置沒有調整到最佳狀態造成的。以下就以本人所在地區廠礦、企事業單位大量使用的721型分光光度計為例進行介紹，這種分光光度計檢定中重要的一項是波長誤差，包括波長準確度和波長的重復性。波長準確度用一次實測波長值與標準參考波長值之差表示，波長重復性用波長三次測得值中最大值與最小值之差表示。波長誤差如果超差，對于新手在進行調修時，經常是費了力但就是調節不好。現將本人平日在儀器檢定和調修過程中積累的方法介紹如下，以供大家借鑒參考。

（2）首先將儀器通電，把100%光亮調節鈕順時針旋至最大處，將波長鈕旋至580nm處，在比色皿暗箱通光孔放一張白紙，在白紙上應看到一個明亮的黃色光斑。如白紙上的光斑有黑影或看不到光斑，可將光源燈架上的兩只螺釘略松，扳動燈架使光斑最亮后再將螺釘固定。如白紙上看到的光斑不純，可調節靠后的上下兩個準直鏡調節螺釘使光斑最長，然后調節靠前的單個準直鏡調節螺釘使光斑變純。進行波長誤差檢定時，我們要連續旋轉波長調節鈕并同時觀察透色比值的變化，當透色比值由小到大突然變為由大到小時，該變化點處（透色比示值最大處）的波長值，即是該儀器對應于標準濾光片峰值波長（標稱值）的波長點。而對于721型分光光度計波長誤差的檢定一般用3片不同標稱值的標準干涉濾光片，分別檢查儀器在低、中、高端的波長情況（為方便理解，我們定義檢定儀器低、中、高處的濾光片分別為藍、黃、紅標準干涉濾光片）。若儀器在三個波長段的誤差均為偏正或偏負，且誤差在10nm范圍內，只要用工具微松動螺絲，然后將標準值擰緊螺絲即可。

（3）儀器在三個波長段的誤差有正有負時，可旋轉波長調節鈕，調節波長刻度盤至黃色標準濾光片的標稱值，將黃色標準濾光片放入比色皿中，調節靠前的單個準直鏡調節螺釘，找到透色比值的最大點處。此時儀器在中部的波長誤差為零，然后察看高、低端的波長誤差的情況：第一種情況當高為負差，低為正差還是將波長刻度盤所指波長值定為黃色標準濾光片的標稱值，將黃色標準濾光片放入比色皿中，先順時針旋轉靠后的上下兩個準直鏡調節螺釘（調節的幅度要保證一樣，需要多次調節時調節的幅度大小要由小到大再由大到小），然后順時針旋轉靠前的單個準直鏡調節螺釘，找到透色比值最大處；第二種情況當高為正差，低為負差時還可以將長刻度盤所指波長值為黃色標準濾光片的標稱值，將黃色標準濾光片放入比色皿中，逆時針旋轉靠后的上下兩個準直鏡調節螺釘（調節的幅度要保證一樣，需要多次調節時調節的幅度大小要由小到大再由大到小），再逆時針旋轉靠前的單個準直鏡調節螺釘，找到透色比值的最大處。

（4）以上的調整方法均是以黃色標準濾光片為基準，保持中部的波長誤差相對為零，而后逐步消除高、低端的誤差。波長誤差的調整一般來說不會一次成功，需要反復多次，其中的關鍵是控制靠后的上下兩個準直鏡調節螺釘的調節幅度，最后輔助調節波長刻度盤即可成功。此種方法調節的波長誤差數值較小，若需調整的誤差數值較大時，則可用通過調節阿基米德螺線轉輪相對位置的方法進行。掌握這些方法后，可以大幅度提高工效，對單色器結構和721型分光光度計基本相同的可見分光光度計都有作用。

2 儀器使用環境及人員造成的影響

（1）從本人多年來的檢定和調修經驗來看，儀器使用環境及人員造成的影響對于單色器結構的可見分光光度計，主要有儀器使用電源條件和試驗室溫濕度及儀器使用人員自身素質這幾個方面。

（2）對于儀器使用的電源條件，同樣以721型可見分光光度計（簡稱721）為例，在對于儀器使用的電源環境，當環境電壓波動較大時，721由于原來的光源調節部分的電路設計在抗干擾性方面不太好，所以容易產生較大的波動，進而造成較大的誤差；對于這項誤差我們可以通過在儀器前加裝穩壓電源和對721的光源調節電路進行改造加以去除，對于721光源調節電路的改造主要是在原來的整流輸出和±12V輸出之間加入了三端穩壓管7812和7912，并在整流電源輸出端增加兩個470uF/50V的濾波電容，通過改造增強了原穩壓電路的穩定和抗干擾能力，使721在電源可靠性和穩定性方面得到了很大的提高。

（3）而對于儀器使用環境中的溫濕度及使用人員自身素質的影響，本文僅就在721檢定過程中出現的實例加以說明：本人在下廠礦進行檢定的過程中，經常遇到721的波長誤差正常而透射比超差的情況，同時還有可能會在低波長進行檢定時，儀器指針出現輕微擺動的現象。這些均會造成儀器產生較大的誤差。

（4）通過分析和對儀器拆缷研究，發現實驗室的環境條件差，溫度大，加上一些儀器使用人員素質參差不齊，對儀器的使用維護不太了解，從而常常是由于沒有經常對721的硅膠干燥劑進行更換，造成單色器的反射棱鏡及反光鏡上起霧或滋生霉菌產生菌絲，造成單色器的出射光不純，這種情況我們可以通過使用截止濾光片檢驗出來，將波長調到420nm處，用波長為420nm的截止濾光片檢定時，示值通常都會大大超出正常范圍，出現這種情況我們就需要清潔有關的光學部件，不過在清潔時對于凹型反光鏡由于是表面涂膜，所以最好是盡量不去擦拭，以免劃花鏡面造成不可修復的損失，對儀器的影響是雜散光示值超差，儀器在對某些溶液在某一波長進行測試時產生的誤差，而針對電管信號放大電路在干燥器內的硅膠干燥劑進行更換，使光電管信號放大電路受潮，放大器電路產生漂移及干擾造成的。對于此類情況我們首先可用電吹風機對有干燥器的部位進行吹掃，最終以儀器指針沒有擺動的現象為準，然后再將干燥器內的硅膠干燥劑進行更換即可。

3 結語

綜上所述，本文就分光光度計誤差來源從儀器自身機構和儀器使用環境及人員兩個方面進行分析論述，并依據自身多年實際經驗為控制影響儀器的測量準確度的波長誤差提出了一整套的解決方案，同時也為從事該類儀器檢定檢修工作的人員提供了一份參考資料。