紫外光谱的几个重要指标.pdf

紫外几个重要指标紫外几个重要指标 紫外可见分光光度计的功能有很多，主要有两大功能，其一：定量测量、其二：定性测量，您所说的光度测量只是一个读数，而扫描属于定性测量。定量测量又有很多种，看您是从事哪个行业而定，有水质环保领域的氨、氮、磷、重金属等测量；生物领域的酶动力学、DNA/蛋白质等测量；电子领域的废水中六价铬、总铬的测量等；电力领域的 2 价铜离子的测定等等都属于定量测量，而真正意义上的定性测量用的很少，通常情况下都是扫描已知某个样品它的吸收峰值在什么位置，从而获知某个溶液有没有配错或配的误差，而真正意义上的定性测量还要借助其它仪器的配合才能完成。紫外各参数：1.光度准确度 2.光度重复性 3.杂散光 产生杂散光的原因 1)灰尘沾污光学件（如光栅、棱镜、透镜、反射镜、滤光片等）2)光学元件被损伤，或光学元件产生的其他缺陷。（如光栅、棱镜、透镜、反射镜材料中的气泡等）3)准直系统内部或有关隔板边缘的反射。4)光学系统屏蔽不好。5)热辐射或荧光引起的二次电子发射。6)狭缝的缺陷。7)光束孔径不匹配。8)光学系统的相差。9)单色器内壁黑化处理不当。其中，光栅是杂散光的主要来源，它产生的杂散光占总杂散光的 80%以上。4.光度噪声 5.基线平直度 6.光谱带宽 7.稳定性 8.波长准确度和波长重复性 9.分光光度计的动态线性范围 10检测器 1.光度准确度 光度准确度指实际测量的光度读数值与真值之差。它是用户对仪器的直接要求，每个用户都必须重视。一种是吸光度准确度或吸光度误差，另一种是透射比准确度或透射比误差 国外的紫外绝大多数给出吸光度准确度或吸光度误差，并指出在什么波长下测得，但国外少数仪器公司出给出吸光度准确度或吸光度误差的同时，还给出透射比准确度或透射比误差，国内很多仪器公司出给出吸光度准确度或吸光度误差的同时，还给出透射比准确度或透射比误差。分析工作要求数据准确可靠，这在很大程度上取决于光度准确度。选择的时候，我们认为给出吸光度准确度或吸光度误差，同时还给出透射比准确度或透射比误差是对的。只给出吸光度准确度或吸光度误差也行。而只给出透射比准确度或透射比误差不给吸光度准确度或吸光度误差则不行。2.光度重复性 又称光度精密度，表征分光光度计测试结果的可靠性。功能很强大，自动化程度很高，美观，价格也合理，但数据不能重复，没有意义。3.杂散光 它指不应该有光的地方有了光。它是光谱测量中误差的主要来源。这个值当然越小越好了。它直接限制被分析测试样品浓度的上限。杂散光一定的时候，浓度越大，分析误差越大。但也不是越低越好，有些国外的产品杂散光达到 0.00008%（Cary500、Lambda900）。对使用者没有任何意义，只能证明厂商的光学设计和加工水平。目前，杂散光能达到 0.01%就足够了。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 4.光度噪声 它是影响比尔定律偏离的最主要因素之一，是主要的分析误差来源。目前，很多厂家不重视该问题。光度噪声是仪器的一种随时间而变化、但又是随机的输出信号，直接影响仪器的信噪比和检出限。表示方法有两种：一是吸光度（Abs）;二是透射比（%T）。二者都可以，但是吸光度更直观，如果是透射比还要换算成吸光度，带来不必要的麻烦。5.基线平直度 目前，各国紫外给出的整机光度噪声都是指 500nm 处的光度噪声，而紫外要在不同的波长上使用，特别要在紫外区使用。所以只给出 500nm的光度噪声，不能满足使用者的要求。因此提出基线平直度的概念。它是紫外各个波长上主要分析误差的来源之一。他决定紫外在各个波长下的分析检测浓度的下限，但是，很可惜目前制造者和使用者还没有意识到或重视基线平直度这个技术指标。6.光谱带宽 指从单色器射出的单色光谱线强度轮廓曲线的 1/2 高度处的谱带宽度。表征仪器的光谱分辨率。按照比耳定律，光谱带宽应该是越小越好的，但是如果仪器的光源能量弱，光学传感器的灵敏度低时，光谱带宽小了，也得不到理想的测量结果的。所以，选择和使用仪器时一定注意。虽说绝大多数紫外可见光谱的吸收峰并不尖锐，2nm的光谱带宽完全可满足分析测试的要求，但有少数样品，如青霉素钠、青霉素钾等的吸收峰很尖锐，不能用 2nm的光谱带宽测试，否则一些小的尖锐峰会消失，而大的尖锐峰的测量值会偏低，使分析误差增大。因此，一定要重视光谱带宽。7.稳定性 稳定性是使用者最关注的指标之一。仪器的宗旨就是稳定可靠，不稳定更谈不上可靠了。有人把基线漂移说成是稳定性，其实是不全面的。因为，它包括基线漂移和光度重复性两方面。如果一台仪器的基线 漂移不好，测试过程中始终在漂移，根本稳定不下来；或重复性不好，每次测试的结果都不能重复，这肯定不是好仪器。8.波长准确度和波长重复性 仪器的每个值都是在一定的波长下测得的，如果所示的波长和实际波长偏差万里，那么测出的值和真值的吻合度从何谈起呢？可见这个指标的重要性。他的测试方法很多，很多厂家都不一样，可以用氘灯在 486.0nm、656.1nm 检测。如美国 Varian 和 PE，日本岛津。我国几乎所有的厂家都用氘灯检测。其实方法还有很多，不详述了。9.分光光度计的动态线性范围分光光度计的动态线性范围 这在定量工作中有着重要的意义。如果线性差，就不可能定量准确。它取决于仪器的杂散光和噪声。杂散光决定测试样品浓度的上限。噪声决定下限。目前，最高档的可达0.0002Abs，高端的能达到0.0004Abs。10.检测器 一般的紫外都采用光电管或光电倍增管。光电倍增管日本滨松的较多。文献 12 中，给出杂散光的产生原因有：1.灰尘玷污光学元件（如光栅、棱镜、透镜、反射镜，滤光片等），如图 5.1.1。2.光学元件产生的其他缺陷（如光栅、透镜、反射镜、棱镜材料中的气泡等），如图 5.1.2。3.光学元件被损伤，如图 5.1.3。图 5.1.4 是由于机械制造误差引起的杂散光从透镜边缘射入。4.单色器的内壁黑化处理不当。如果打开分光光度计，你会发现，里面的部件、盒子都是黑色的，尤其是单色器黑匣子，黑化的目的就是捕获“不按套路出牌”逃逸出来的光。5.狭缝的缺陷。本来光通过狭缝时，“套路”应该是直线传播，如图 5.1.5 中的 A 情况；可是由于狭缝的“单缝衍射作用”，光线偏离直线方向传播。6.准直系统内部或有关隔板边缘的反射。7.热辐射或荧光引起的二次电子发射。8.光束孔径不匹配。9.光学系统的像差。图 5.1.6 是入射光线由于透镜上反射，引起杂散光。图中红线是正常传播光线，蓝线和绿线由于透镜的反射偏离正常传播路径，变成杂散光，引起鬼影(ghost reflection)。据文献 12 中介绍，光栅是杂散光的主要来源。它产生的杂散光占总杂散光的 80%以上。三。杂散光产生和传播的过程三。杂散光产生和传播的过程 以图 5.1.7 为例，定性说明一个杂散光产生和传播的过程。杂散光产生和传播过程：假设图 5.1.6 中的光源辐射 5 条带四种颜色帽子的白光(复色光)，2 条戴橙色帽子，1 条戴蓝色帽子，1 条戴红色帽子，1 条黑色帽子。以下简称小橙哥俩，小蓝，小红，小黑。a.小橙哥俩 小橙哥俩的行进路线（称为 A 路线）是按正常的“套路出牌的”，如图 5.1.7 中的 2 条橙色线，这是设计者的初衷，为理想情况。b.小蓝。小蓝行进路线（称为 B 路线）：M0-M6-单色器内壁。小蓝自光源出发，经 M0 反射，入射到反射镜 M6 上，由于 M6 的某种缺陷（比如上面说的灰尘、损伤），小蓝偏离了正常的反射路径，被散射到单色器的内壁上，由于单色器内壁都做了黑化处理，所以，小蓝被捕获（把单色器内壁想像成宇宙中的黑洞也是不错的）。c.小红。小红行进路线（称为 C 路线）：M0-M5-M4-M8-M10-M12-参比池-M13-M14-检出器。小红在遇到反光镜 M4 之前，都在按正常的路径前进，当遇到 M4 后时，由于 M4 的某些缺陷，造成小红直接从 M4 上反射到 M8 上，未经 G2 光栅色散，然后经过多个反射镜的反射，到达检出器，显然这违背了设计者的初衷，未按套路出牌，造成测量误差。d.小黑。小黑行进路线（称为 D 路线）：M0-M6-M1-G1-M2-G1-M1-G1-M2-M7-M11-M9-M16-M15-检出器。小黑在反射镜 M1 之前都是按正常路径前进，但是由于光栅 G1 的某种缺陷（如刻痕损伤、灰尘）造成小黑在 G1上多次衍射，正常的只能衍射一次，所以小黑也未能按套路出牌，也引起测量误差。四。杂散光对高浓度试样的影响四。杂散光对高浓度试样的影响 如图 5.1.8 所示，随着杂散光的增大，曲线向 X 轴弯曲。五。杂散光的其他一些例子五。杂散光的其他一些例子 图 5.1.9，图 5.1.10 是一个复杂的光学成像系统。由于入射光线在内部光学元件上的二次反射（图 10 中的 first reflection 和 second reflection），造成实际拍摄的图像中出现“鬼影”，正常的图像该是只有图 5.1.11 中的淡蓝色圆环，其他影像就是鬼影(ghost reflection)。参考文献：参考文献：12.紫外可见分光光度计 李昌厚 13.Stray Light Measurement and Effect on Performance in UV-Visible Spectrophotometry Michael W.Allen,Ph.D.,Thermo Fisher Scientific,Madison,WI,USA 14.ANALYSIS OF STRAY LIGHT IN MOST COMPLEX SITUATIONS JeanClaude PERRIN 一般来说紫外分光度计的噪声水平Noise Level有两种检测方法：（1）仪器自带该项自检功能，当仪器预热 1 小时后，点击相应功能键，仪器数分钟后便自动显示出该项结果。此值一般小于 0.000XAbs。（2）手工计算；波长设定在 500nm，测量模式为时间扫描，即坐标横轴为时间单位；测定最大噪声值和最小值，然后取其两者之差的平方根。这种方法较为麻烦，一般仪器安装后不做此项指标，多以基线平坦度而代之。测试方法：冷态开机，预热半小时，样品池和参比池均为空气（如果是单光束的就只放样品池了，嘿嘿，废话），设置仪器吸光度为.，光谱带宽纳米，波长设置为纳米从长波长方向开始扫描，扫描时间为小时在小时内，以最大的峰峰值作为纳米处的噪音