紫外可見分光光度計光度準確度分析
紫外可見分光光度計(UVS)作為集光、機、電、計算機為一體的密集高科技產(chǎn)品,具有多種性能指標,其中根本性的技術指標為光度準確度(PA)?;诖耍瑢ψ贤饪梢姺止夤舛扔嫻舛葴蚀_度分析極為重要。本文主要從PA的表征方法、層級間的影響因素,對紫外可見分光光度計光度準確度進行分析。希望通過本文分析,為相關人員進行紫外可見分光光度計檢定提供借鑒。
一、引言
紫外可見分光光度計(UVS)作為集光、機、電、計算機為一體的密集高科技產(chǎn)品,歷史悠久、使用zui多,且覆蓋面zui廣。PA作為UVS的根本性技術指標,與測量數(shù)據(jù)的準確性、可靠性等密切相關。目前,上存在數(shù)百家企業(yè)從事UVS生產(chǎn),但基于PA技術指標的具體數(shù)據(jù),在準確性方面還存在很多問題?;诖耍疚闹饕獜膬x器學理論角度,分析PA的表征方法、層級間的影響因素,進而分析紫外可見分光光度計的光度準確度。希望通過本文分析,為相關人員進行紫外可見分光光度計檢定提供借鑒與參考。
二、PA的檢定方法
1.PA表示方法?,F(xiàn)今,上關于PA的表示,主要通過透射比誤差(ΔT)或者是吸光度誤差(ΔA),有的廠商同時給出ΔT與ΔA,有的廠商只給其中一個。這兩種表示方式,在規(guī)則上都被允許,但實踐證明,同時給出ΔT與ΔA的UVS中,幾乎都是錯誤的。這主要由于ΔT是在整個T值范圍內無法做到與ΔA一致。規(guī)程是用透射比誤差(ΔT)表示PA。
2. PA檢定方法。基于UVS的PA檢定,所選用的材料都是高純度、高穩(wěn)定性的物質,其中在堿性溶液中通常選用鉻酸鉀,在酸性溶液中選用重鉻酸鉀?;趬A性溶液中的鉻酸鉀,在存儲時,不能存放在玻璃容器中,存放在石英器皿中。許多學者認為利用紫外濾光片進行檢定,具有較好的穩(wěn)定性以及便于攜帶的優(yōu)點?;?/span>UVS的PA檢定方法,目前還沒有統(tǒng)一的標準,譬如,美國國家標準規(guī)定:選擇合適的標準參比材料,在規(guī)定的波長位置,連續(xù)測量10個吸光度或者是透射比讀數(shù),取這10個數(shù)的平均值,并將實際吸光度或透射比與觀測值的平均值做差,所獲得的值則是PA。美國NBS還規(guī)定,在可見區(qū)間使用930標準片進行光度準確度測量,其標準透射比值分別是10%、20%、30%,此外也可以采用931標準片進行光度準確度測量,其屬于一種溶液。在紫外光區(qū),則選用203進行光度準確度測量,其屬于標準透射比值分別為90%、30%以及10%的熔融石英濾片。并頒布了可用的鉻酸鉀以及重鉻酸鉀等標準物質。我國于1992年制定了關于紫外可見分光光度計國家標準,并規(guī)定了基于重鉻酸鉀溶液檢定紫外區(qū)的光度準確度,并明確了檢定波長。并規(guī)定在可見光區(qū)使用中性濾光片檢定光度準確度,標準片的透射比標稱值選用10%、20%以及30%。此外,還使用紫外光區(qū)透射比濾光片來檢定紫外光區(qū)的光度準確度。
三、PA的主要影響因素
僅從儀器本身考慮,PA的主要影響因素,可以使用數(shù)學表達式PA=f(λA、SL、N、BF、SBW)描述。其中PA表述光度準確度;λA代表波長準確度;SL代表雜散光;N表示噪聲;BF代表基線平直度;SBW代表光譜帶寬。
1.波長準確度極為重要,主要由于不同物質,有不同波長,產(chǎn)生不同的摩爾吸光系數(shù),不同的摩爾吸光系數(shù)則具有不同的分析誤差。
2.雜散光,作為分析誤差的主要來源,直接限制了測試試樣的濃度上限。雜散光也屬于目前學者普遍關心的問題。T. Owen研究了不同濃度的雜散光的吸光度,發(fā)現(xiàn)在相同的雜散光條件下,隨著濃度增加,吸光度逐漸增加,但成正比的范圍逐漸降低。對于雜散光與吸光度誤差關系,2Abs(吸光度值)處,當存在0.1%的雜散光條件,吸光度誤差則為5%;在0.434Abs處,存在0.5%的雜散光,其相對誤差超過1%。
3.噪聲。在UVS中,噪聲有光噪聲、電噪聲兩種,其中光噪聲的產(chǎn)生由光源的發(fā)光強度分布因子決定,電噪聲則來源于PMT和各種電源及放大器等。噪聲作為UVS的關鍵技術指標之一,是主要的誤差分析來源,其直接限制了UVS檢測的下限。
4.基線平直度。所謂基線平直度指的是是全波段每個波長上的噪聲,其與UVS的靈敏度以及限制檢測的下限及使用范圍密切相關。根據(jù)儀器的工作波段范圍選取A段250nm,B段500nm,C段1500nm作為噪聲的測量波長,500nm為漂移的測量波長。其中A段是紫外光區(qū)(190nm~340nm),B段是可見光區(qū)(340nm~900nm),C段是近紅外光區(qū)(900nm~2600nm)。
5.光譜帶寬。在UVS中,不同的光譜帶寬會產(chǎn)生不同的分析誤差。光譜帶寬作為影響UVS的光度準確度的主要影響因素,T.Owen作了深入研究。通過分析1nm、5nm、10nm、20nm以及50nm光譜帶寬所產(chǎn)生的吸收峰特點,發(fā)現(xiàn):對于光譜帶寬為1nm處,測試峰有兩個吸收峰,當光譜帶寬為10nm處,試樣的吸收峰則很矮;對于光譜帶寬為20nm處,試樣存在兩個極為清晰的吸收峰,且形成馬鞍形狀;當光譜帶寬為50nm處,試樣的兩個清晰吸收峰則形成了一個饅頭峰。這表明,基于UVS的光譜帶寬,會產(chǎn)生較大的分析誤差。
四、光度準確度改進措施
作為計量檢定者,需要認真按照規(guī)程的規(guī)定對波長示值誤差與重復性、噪聲與漂移、光譜帶寬、透射比示值誤差與重復性、基線平直度、電源電壓的適應性、雜散光、吸收池的配套性進行檢定,并將我們的標準濾光片定期送到上級計量部門檢定,對于標準溶液要在有限期內使用,以保證單位的統(tǒng)一和量值的準確可靠,這樣獲得可靠準確的PA值,從而判定被檢紫外可見分光光度計符合哪個級別(按照計量性能的高低將被檢紫外可見分光光度計劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四個級別)。
五、結語
PA作為UVS的根本性技術指標,與λA、SL、N、BF、SBW密切相關。本文主要從PA的表征方法、層級間的影響因素,對紫外可見分光光度計光度準確度進行分析,在此基礎上,提出了改進措施。希望通過本文分析,為相關人員進行紫外可見分光光度計檢定提供借鑒與參考。
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