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紫外- 可见分光光度计误差来源分析与调修
点击次数:115 发布时间:2017/3/22

紫外- 可见分光光度计误差来源分析与调修

紫外 - 可见分光光度计是一种高精度的光谱化学分析仪器,因为其精度高、适用范围广、价格便宜和检测限低等特点被广泛的应用在医学、化学和环境检测等领域。对紫外 - 可见分光光度计测量误差进行有效的控制是所有检测人员关心的问题。本文对紫外 - 可见分光光度计测量误差的主要来源和调修方法进行了详细的分析与阐述,以期对相关的检测和计量检定工作人员有所帮助。

紫外-可见分光光度计的测量原理是依据物质对不同波长的单色辐射光可以产生特征吸收峰,特征吸收峰的吸光度符合郎伯-比尔定律,可利用特征吸收峰和郎伯-比尔定律对物质进行定性和定量分析。紫外-可见分光光度计因其结构简单、选择性好、操作方便、浓度适用范围宽和灵敏度高等优点被广泛的应用在制药、冶金、化工、食品、医学、地质和环境检测等领域。紫外-可见分光光度计的系统组成基本相同,均由氘灯和钨灯作为光源系统,然后经过光棱镜或光栅滤光,接着通过样品吸收池吸收,最后被光检测器接收和检测。为了对紫外-可见分光光度计的测量误差进行控制,必需要对其误差产生的来源进行分析。

1紫外-可见分光光度计测量误差来源分析

波长准确度是紫外-可见分光光度计最重要的计量指标,波长准确度是指指示波长与实际波长的符合程度,因此波长的示值误差直接影响紫外-可见分光光度计测量结果的准确性。按照JJG178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计检定规程》要求,可以使用定值的氧化钬、镨钕、镨铒或者干涉滤光片进行检定,还可使用氧化钬标准溶液和分析纯1,2,4-三氯苯对波长进行检定。不带自动扫描功能的仪器,需对检定点使用空气作为空白进行 100% 0% 透射比的调节,然后将滤光片或标准溶液放入样品室进行测量,从同一方向逐点测量不同波长的透射比,直到找出吸光度峰值或者透射比谷值.带自动扫描功能的仪器需先设定波长范围并进行基线扫描,接着对滤光片或标准溶液进行扫描,波长的示值误差应小于规程规定。

紫外 - 可见分光光度计的理论依据是郎伯 - 比尔定律,郎伯 - 比尔定律只有在采用单一波长时才能成立,杂散光是指投射到光检测器上与设定波长不同的光的总和。杂散光引入的测量误差与杂散光的数值基本一致,例如:如果一台仪器的杂散光为 1%,则杂散光引入的测量误差也近似等于 1%。杂散光产生的主要原因为:(1)灰尘、水珠或者霉斑污染光学元件;(2)光学元件位置发生变化或者损坏;(3)漏光导致复合光的混入。被测样品的吸光度与透射比呈负对数的关系,即A=-logT,因此透射比的误差大小直接影响测量数据的准确性。按照 JJG178-2007《紫外 、可见、近红外分光光度计检定规程》透射比可以使用紫外透射比标准溶液、紫外透射比标准滤光片和光谱中性滤光片进行检定。导致透射比示值超差的原因通常有:波长示值误差超差、比色皿架盘偏斜、光门密闭不严、光谱带宽发生变化、光电线性不足和比色皿配套性超差等因素。

基线平直度也是紫外 - 可见分光光度计的主要技术指标,基线平直度与噪声和漂移的区别是:噪声是指仪器在 250nm 500nm 处的光度噪声,漂移是指仪器在 500nm 处与时间相关的光度变化量,基线平直度是指仪器全波段的每个波长点的光度噪声,因此噪声、漂移和基线平直度三者结合才能反应出仪器的综合性能。基线平直度超差会造成图谱扫描变形甚至伪峰的出现,因此会造成较大的测量误差。

 

2.紫外-可见分光光度计测量误差超差的调修

 

2.1   波长示值误差超差的调修

 

如果紫外 - 可见分光光度计的波长示值误差超出规程规定的范围必须进行调修,调修后再次经检定合格后方能使用。常见的波长示值误差超差的情况可以分为两种:线性误差。线性误差的特点是仪器三个波长段的波长误差偏向同一方向且数值相近。调修方法为:首先将波长调节至 580nm 处,然后在样品池光路中放置一张白纸查看单色光的颜色,若不是橙黄色需调节波长使白纸上的单色光成为橙黄色且边缘清晰和无杂色。接着将波长刻度盘的螺母拧松并旋转至 580nm。再使用滤光片或标准溶液检定波长误差,为了进一步缩小波长误差可再次拧松刻度盘螺母使刻度盘向相反方向旋转相同误差的刻度,直至调节到合格范围之内。非线性误差。非线性误差的特点是仪器三个波段的波长误差有正有负。调修时需首先将仪器中间波段的波长利用上述方法调为准确,然后根据偏移情况进行调节:对于低端为正差和高端为负差的现象可顺时针调节准直螺母;对于低端为负差和高端为正差的现象可逆时针调节准直螺母。

 

2.2   杂散光超差的调修

 

由于紫外 - 可见分光光度计的光源室需要散热,灰尘容易通过散热孔进入仪器内部,如果仪器内部灰尘太多可用吹风机和酒精进行清理,特别注意清理反光镜时需用火棉胶粘除,因为反光镜表面为一层很软的镀膜很容易被擦花。光学元件位置发生变化也是杂散光超差的主要原因,通常有以下几种情况:光源灯与聚光镜的位置发生变化导致聚焦不准。将波长调为 580nm 查看光斑,如果光斑边缘有光晕且光斑中央有杂色,说明是光源的聚焦不准。这种情况可轻微移动灯室和灯位置来调节聚光透镜的焦距,同时观察白纸上的光斑,当焦距对准时光斑会突然变的纯净和均匀,然后再将灯室进行固定。准直镜位置发生变化。现象为杂散光超差,而 580nm 波长处的光斑无光晕和杂色。此时需要调节准直镜的调节螺母,每调节一次就检定一次直至检定合格。

 

2.3   透射比示值误差超差的调修

 

因为透射比的检定是在特定波长 235nm257nm313nm350nm440nm546nm 635nm 处进行检定的,如果波长的误差超出规定范围必定造成透射比的测量不准,首先对波长进行检定,检定合格后方能进行透射比检定。比色皿架发生偏斜会造成光路穿过吸收池的光程发生变化使透射比示值误差超差,因为吸光度 A=-logT =kcl(k 为吸光系数,c 为溶液浓度,l 为光程 )。此时,对比色皿的底座进行调节使光束可以垂直从比色皿中央位置穿过。仪器使用时间太长易发生光门密闭不严的现象,此时用手按压光门可以发现透射比数值会发生较大的变化,对光门组件进行维修后问题可以得到解决。最后比色皿配套性超差是很容易被忽略的因素,比色皿经常存在配套性差的问题,使用所有比色皿均应进行配套性检定,配套性误差小于 0.5% 才能使用.

2.4   基线平直度超差的调修

 

基线平直度超差的原因通常有:滤光片或其它光学元件被灰尘、水珠或者霉斑污染发生散射现象造成,对光学元件进行清理后问题可以得到解决。滤光片安装不牢固或者不正确,波长调整时易产生较大噪声,应对滤光片的安装进行检查。钨灯与氘灯切换时基线发生较大的跳动说明光源的切换存在问题,应检查光源的切换是否存在问题。仪器使用时间太长光电转换器和放大器易发生老化,更换后可以降低基线平直度误差。电压不稳或电磁干扰也会对基线平直度造成较大的影响,电压不稳的实验室应加装稳压器。

 

3.结束语

 

本文对波长、杂散光、透射比和基线平直度造成的误差进行了分析,此外紫外 - 可见分光光度计平时还要注意正确的使用、维护和保养。例如:使用完毕后要及时擦净残留的液体,并在样品池放入变色硅胶,防止仪器的光学元件产生霉斑和水珠;使用完毕后应使用防尘套进行遮罩,防止灰尘进入仪器内部污染光学元件;仪器应尽量避免移动,防止光学元件的位置发生变化。从而保证紫外 - 可见分光光度计计量的准确性,为检测提供准确和可靠的数据。

 

 

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