分光光度計故障判斷與分析

宋鈺興

大同市綜合檢驗檢測中心 山西大同 037006

分光光度計是現代分子生物實驗室常規儀器，可以將成分復雜的光分解為光譜線。分光光度計主要用于核酸，蛋白定量以及細菌生長濃度的定量分析。分光光度計是一種精密度較高的儀器，任何一個零部件存在問題，都有可能影響分光光度計的正常使用。針對分光光度計出現的故障，及時進行準確地判斷，找出故障發生的原因，并制定有針對性的處理措施，是保障分光光度計正常運行的關鍵。以下本文將對分光度計的組成，常見故障的快速判斷進行具體分析[1]。

1 分光光度計組成

分光光度計主要由以下幾部分組成，即：①光源。光源的種類不同，其發射光譜也不同，也可以說，光源的發射光譜是其所特有的。例如，鎢燈可以發出波長在380～780nm范圍之內的光譜，且經三棱鏡折射后，可以得到常見顏色組成的連續色譜，這個色譜可作為可見光分光光度計的光源；氫燈可以發出波長在185～400nm范圍之內的光譜，紫外線光度計通常是使用氫燈作為光源。②單色器。單色器的主要作用是將光源發出的光分成所需單色光，因此也被稱為分光器。單色器主要由色散元件、準直鏡、入射狹縫、出射狹縫以及物鏡等部分構成。色散元件的作用是將復合光分解為單色光；準直鏡的作用是將入射光束轉變為平行光束；入射狹縫的作用是減少雜散光的進入；物鏡的作用是使平行光聚焦于出口狹縫，出射狹縫的作用是限制通帶寬度。③樣品室。樣品室的作用是放置移動樣品。④檢測器。檢測器的作用是對色譜柱流出的組分及其量的變化進行檢測，主要包括微分、積分兩種類型。⑤信號處理器與顯示存儲系統。分光光度計的信號處理器通常為專門的微處理器，作用為優化數字信號處理的過程。顯示存儲系統可以直觀顯示實驗所得，且可無限期地存儲實驗中的數據。

2 分光光度計日常使用中的故障與排除方法

分光光度計日常使用過程中，經常會出現一些故障問題，影響儀器的正常運行。現對常見的故障問題及其排除方法總結如下：

（1）開機后，不能自檢，風扇不轉。應檢查電源開關、保險絲、儀器主機與計算機主機之間的連接等是否正常。

（2）自檢中的故障。一是出現錯誤信息或某項不通過。應檢查儀器主機與計算機主機之間的連接等是否正常；可重新安裝軟件或重啟儀器后再自檢。二是“鎢燈能量低”?？芍匦掳惭b軟件或重啟儀器后再自檢；將光源室蓋打開，如果發現鎢燈不亮，便要關機，并更換新鎢燈；檢查光度室是否存在擋光物。三是“氘燈能量低”。可重新安裝軟件或重啟儀器后再自檢；將光源室蓋打開，如果發現氘燈不亮，便要關機，并更換新氘燈；檢查光度室是否存在擋光物；觀察氘燈保險絲是否氧化、燒斷或松動，若有，便更換新保險絲。

（3）波長不準，有平移。重啟儀器后再自檢；檢查電源電壓是否正常；檢查儀器主機與計算機主機之間的連接等是否正常；如果排除上述故障還是不行，則要將光度計打開，用蘸著鐘表油的小毛刷對絲桿進行刷洗。

（4）儀器噪聲非常大。檢查220V電源電壓是否正常；檢查鎢燈、氘燈的發光點是否顏色變黑，鎢燈、氘燈的使用壽命是否到期或電源電壓是否正常；檢查電路板有無虛焊問題；檢查儀器周圍是否存在強電磁場干擾現象、比色皿是否存在污染物、樣品是否渾濁。

（5）光度不準。檢查稱樣是否準確、樣品及操作是否正確；檢查波長是否正確；檢查比色皿是否存在污染物；進行暗電流校正；檢查保險絲是否存在氧化、接觸不良或者是松動等故障；檢查雜散光、噪聲是否過大；檢查基線平直度；檢查光譜帶寬。

（6）基線平直度指標超差?？芍匦掳惭b軟件；檢查光源是否存在異常現象，如燈腳接觸不良、燈泡發黑、光伏電源不穩定等；檢查波長是否不準，如發生平移；進行暗電流校正；檢查條件是否選擇正確。

（7）測量過程中吸光度值非常大。可重新安裝軟件；重啟儀器后再自檢；檢查電源電壓是否過低、樣品是否太濃、光源是否點亮；檢查光度室是否存在擋光物。

（8）透過率或吸光度的重復性相對較差。檢查樣品溶液的均勻度、樣品是否過??；檢查樣品有無光解，更換穩定的試樣進行檢測；檢查光譜帶寬是否過小；檢查比色皿是否存在污染物；檢查儀器周圍是否存在強電磁場干擾現象。

（9）紫外區（波長范圍為190～339nm）穩定性差?？赡苁遣ㄩL出現錯誤所致，對此，可分別做一次波長校正、暗電流校正，自檢的時候，必須蓋好樣品室蓋，不可在樣品室中放東西，將四聯架停到一個固定檔位上；可能是因為預熱時間不足所致，可延長預熱時間；對燈的使用時間進行檢查，如果已經達到或接近使用壽命2000h，便要更換新氘燈；檢查200nm、220nm下的穩定性，如果220nm波長下穩定性好、200nm波長下穩定性差，則為光路、能量問題，可調整光斑；檢查220nm、250nm下的穩定性，如果250nm波長下穩定性好、220nm波長下穩定性差，則為包裝上的氣味在長時間使用過程中進入儀器內部所致，可將光度計停放一段時間；檢查250nm、可見區任意波長下的穩定性，如果可見區任意波長下的穩定性好、250nm波長下穩定性差，則為氘燈電源或者是氘燈問題所致，應當送修或者是更新新氘燈。

（10）可見區（波長范圍為340～1100nm）穩定性差?？赡苁遣ㄩL出現錯誤所致；可能是因為預熱時間不足所致，可延長預熱時間；對鎢燈的使用時間進行檢查，如果已經達到或接近使用壽命2000h，便要更換新鎢燈；檢查500nm、1000nm下的穩定性，如果500nm波長下穩定性好、1000nm波長下穩定性差，則為光路、能量問題，可調整光斑；如果可見區、紫外區穩定性均比較差，則為供應電源、放大板的問題，應當送修[3]。

（11）自檢未通過。分光光度計的自檢，包括開啟主機時的功能檢查以及系統應用過程中的波長校正功能。自檢的內容包括鎢燈或氘燈開關、切換定位、濾色片定位、暗電流大小以及光電池能量等。每一步檢查如果沒有通過，便會打錯號，同時發出蜂鳴警示信號。在出現這樣的情況時，僅需對相應功能涉及到的器件進行檢查。如果分光光度計發生大幅度跳動的現象，應當及時送修。分光光度計的很多問題是因為搬運、操作不當所導致的，這種問題可通過波長校正得到有效處理。但如果波長不正確，則其會引起穩定性差、掃描的峰值錯誤、測出的數據錯誤等問題，因此若是出現上述問題，應先自檢波長。

自檢未通過可分為以下幾種情況：一是濾色片未通過。不能正常定位、電機不轉；二是切換未通過。微動開關線路接觸不良、微動開關壞，電機不轉；三是光電池未通過。濾色片位置錯、短路、放大板到微機板的信號線接觸不良；四是暗電流未通過。放大板問題、暗電流過小或者過大；五是波長校正出錯。樣品室四孔架未在檔位而遮光、光學元件發霉使得其能量較低、波長電機先反轉后正轉、氘燈不亮、自檢時波長出錯、濾色片電機失靈。

（12）樣品檢測穩定性差。檢查分光光度計是否正常自檢；檢查樣品是否存在顯著的揮發性，若為強揮發性氣體，則要把樣品池敞開，等到干擾氣體完全散去，方可進行檢測；在當前狀態下，將比色皿取出，使得樣品池為空狀態，再按下ZERO，吸光度0.000Abs，檢查是否跳動，跳動范圍在±0.002范圍內，則為正常，若是跳動超出這一范圍，則檢查外部電源是否為穩壓電源，然后關閉儀器電源重新自檢，確認自檢正常；檢查是否正確使用空白溶液校零。按照相關標準的要求，空白溶液用來進行校零的情況下，其吸光度應≤0.4Abs。

（13）樣品吸光度不準確。對比色皿配對性進行檢查；系統應用中進行“暗電流校正”，再重新校正空白溶液，然后進行測量。

3 分光光度計常見故障的快速判斷與分析

3.1 光譜帶寬變差

光譜帶寬變差是分光光度計的常見故障問題之一。針對這一問題進行判斷的時候，可從以下幾個方面入手：①檢查設置的狹縫寬度是否過寬。目前，大多數分光光度計的狹縫寬度是可調節的，如果狹縫寬度過寬，則會導致光譜帶寬變差；②如果狹縫寬度合適，便檢查光源亮度、光源有無閃爍，以便于確定電源電壓是否正常；③如果電源正常，可將主機拆開，檢查光學系統是否失調，如光電接收器發生移位、反射鏡松動或者是移位、光源位置變化、由于積塵等因素導致反射鏡面的反射率下降等；④排查是否存在光電管性能不佳、檢測器靈敏度降低、放大電路噪比下降等問題。

3.2 透射比重復性與準確度下降

分光光度計的測光特性惡化，通常體現在透射比重復性、準確度下降方面，大多數情況下是因為電子系統的穩定性下降。①光源供電電源存在問題，導致光源發光特性發生改變，對電源燈的電壓、光源燈的亮度進行觀察，便可以發現這一問題；②信噪比下降、放大器工作點漂移等，也會使透射比重復性、準確度下降；③光電檢測器部分工作電壓波動，使得光強度相同的情況下產生的電信號出現改變，可通過對光電檢測器部分電壓進行監測來判別這一問題。分光光度計使用過程中，如果掃描速度、響應速度、狹縫寬度等工作參數設置不當或者是不嚴格按照說明書上的規程進行操作、比色皿槽的安放位置與角度不當或者是定位不準等，均可能使得透射比測定出現錯誤。

3.3 波長重復性與準確度下降

針對波長重復性與準確度下降的問題，可從以下幾個方面入手：①檢查工作環境溫度是否出現明顯變化，溫度因素對棱鏡式分光光度計產生的影響尤為明顯；②如果溫度無明顯變化，可在比色皿位置放置白卡紙，檢查白卡紙上波長580nm的位置是否是黃色光斑；③將分光光度計拆開，檢查光路中的光柵、棱鏡等色散元件是否發生移位，在調節波長的時候檢查光柵臺或棱鏡臺轉軸配合是否存在阻滯或者是發生松動、正弦機構或波長凸輪有無出現明顯磨損、反射鏡面反射率是否因為積塵而下降等[3]。

3.4 透射比無法調100%

透射比無法調100%，主要是因為光源亮度不足，使得光能量強度不足。而光源亮度不足，可能是光源燈老化、光源供電電壓等因素所致，還可通過檢查燈玻璃上是否存在由于燈絲蒸發而引起的黑斑以及檢測光源燈亮度、供電電壓是否正常進行判斷。一些分光光度計為確保光譜純度，而將一組濾光片設置在透光狹縫、光路的光源燈之前，以便于將部分光譜在早期濾除，然后經過單色器產生特定波長的光譜。但這樣的情況下，如果濾光片錯位、移位，則可能使得某段波長下透射比無法調100%。光電倍增管、光電管、光電池嚴重老化，也可能導致透射比無法調100%，可通過檢查光電管的光窗周圍是否變色進行判斷。

3.5 基線彎曲

如果分光光度計100%彎曲，則應從以下幾個方面進行判斷：①檢查光源部分是否傾斜、松動或者是移位，若有則要換用新部件或進行調整；②如果光源部分正常，則在入射狹縫前用白卡紙檢查光斑情況，如果存在切割、偏位、散焦、不對稱等問題，則要對聚光系統中反射鏡的位置進行檢查；③如果存在光束偏位、亮度不均勻、不重疊等現象，應檢查色散元件、反射鏡有無松動、移位等情況，并給予糾正。

4 結語

綜上，分光光度計是一種精密度較高的儀器，日常使用過程中經常出現一些故障，且使用一段時間之后也會產生嚴重的故障問題。故障問題一旦出現，便要及時判斷故障發生的原因，并采取有針對性的措施予以處理，以避免造成嚴重的后果，減少損失。