自動掃描型分光光度計(jì)計(jì)量檢定中若干問題的分析與對策

閆 偉 許敏光 端慧敏

分光光度計(jì)是實(shí)驗(yàn)室常用的精密儀器，在醫(yī)院中有著廣泛的應(yīng)用，主要用于測量溶液的濃度。分光光度計(jì)屬于計(jì)量強(qiáng)制檢定項(xiàng)目，檢定周期應(yīng)＜1年。目前的檢定規(guī)程為中華人民共和國國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 178-2007“紫外、可見、近紅外分光光度計(jì)檢定規(guī)程”[1]。該規(guī)程對自動掃描型儀器的檢定方法描述并不多，有些參數(shù)不可設(shè)置，在此介紹一些檢定技巧。

1 分光光度計(jì)測量原理

分光光度計(jì)的基本測量原理是朗伯-比爾定律，即A=KCL。意味著一定波長的單色光通過溶液時(shí)，溶液對光的吸收度與溶液自身的濃度以及液層的厚度成正比[1-2]。分光光度計(jì)通過光柵或棱鏡來生成不同波長的單色光，通過待測溶液后，檢測出射光的強(qiáng)度，再經(jīng)過信號處理，即可得到溶液的吸光度或透射比[3-4]。吸光度A與透射比T的關(guān)系為A=-LgT，通常需測量其中的一項(xiàng)。由于其分光能力很強(qiáng)，其波長范圍可以達(dá)到數(shù)個(gè)nm，甚至更窄，從而提高了分析的靈敏度、準(zhǔn)確度和波長范圍，使得分光光度計(jì)在化學(xué)分析中得到廣泛的應(yīng)用。

2 計(jì)量中的常見問題與使用技巧

2.1 波長準(zhǔn)確度的對比設(shè)定值

波長準(zhǔn)確度的測量在規(guī)程中指定了9種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)可供選擇。由于濾光片使用方便，價(jià)格低廉，成為應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。通常采用氧化鈥濾光片，通過全波段掃描，找到其吸光度出現(xiàn)波谷的波長，然后與給定值進(jìn)行比較，可得到波長示值誤差的數(shù)值。需要說明的是，雖然氧化鈥具有固定的參考波長，但在實(shí)際計(jì)算中應(yīng)選用具有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)資格的機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)的波長為準(zhǔn)，并應(yīng)定期進(jìn)行校正[5-7]。

2.2 濾光片標(biāo)號的含義

測量雜散光時(shí)，需要用到波長分別為220 nm、360 nm和420 nm的截止濾光片。截止濾光片上印有編號，編號的數(shù)字×10即為標(biāo)稱測試波長。所以應(yīng)選擇22號、36號和42號截止濾光片。截止濾光片類似于一個(gè)高通濾波器，其截止波長應(yīng)分別≥225 nm、365 nm和430 nm[8]。同理，干涉濾光片也是以編號數(shù)字×10作為標(biāo)稱峰值波長，中性濾光片以編號數(shù)字×10作為標(biāo)稱透射比。

2.3 吸收池配套性

分光光度計(jì)的吸收池是成對配套，分為玻璃和石英兩種材質(zhì)。由于玻璃吸收紫外光，其適用波長為400～2000 nm；石英適用波長為180～3000 nm。按照檢定規(guī)程，配對的吸收池透射比的差值≤0.5%。為保證其配套性，2個(gè)吸收池盡量同時(shí)使用，注意保養(yǎng)。使用時(shí)樣品液應(yīng)達(dá)到2/3的高度，且注意不要溢出[9]。使用完后用蒸餾水清洗同樣的次數(shù)，拭鏡紙單向擦干。一般使用1年后吸收池的配套性會變差，應(yīng)重新配對。

2.4 基線平直度調(diào)整

基線平直度是指掃描透射比為100和0時(shí)基線傾斜或彎曲的程度。如果基線的平直性差，就會使樣品的吸收光譜中各吸收峰之間的比值發(fā)生變化，給定性分析造成錯(cuò)誤。導(dǎo)致基線不平直的主要原因是儀器的光學(xué)系統(tǒng)失調(diào)，兩光束不平衡。如儀器受震動，光源位置變動等都會引起光學(xué)系統(tǒng)故障(基線平直度要以吸光度表示)[9]。有些設(shè)備對基線平直非常敏感，容易超出規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)，因此在進(jìn)行此項(xiàng)測量時(shí)要使機(jī)器充分預(yù)熱，光譜帶寬設(shè)為2 nm，并且在儀器遮光罩關(guān)閉后穩(wěn)定2 min后再進(jìn)行波長掃描。

2.5 光譜帶寬調(diào)整

規(guī)程中對噪聲、漂移、最小光譜帶寬和基線平直度幾個(gè)項(xiàng)目的測定需要調(diào)整光譜帶寬。光譜帶寬是由狹縫寬度決定，理論上，光柵型儀器當(dāng)狹縫寬度小于衍射寬度時(shí)，光譜帶寬由衍射寬度決定；當(dāng)狹縫寬度大于衍射寬度時(shí)，光譜帶寬由狹縫寬度決定。狹縫越小，得到的單色光越純，但光的強(qiáng)度降低[10-11]。目前有很多儀器為固定光譜帶寬，而規(guī)程規(guī)定在測量時(shí)設(shè)置為2 nm，固定光譜帶寬儀器可不設(shè)。事實(shí)上，當(dāng)光譜帶寬不能設(shè)置時(shí)，容易使光電流的噪聲偏大。

2.6 掃描速度選擇

進(jìn)行波長最大允許誤差的測量時(shí)，需要對氧化鈥濾光片進(jìn)行波長掃描。為節(jié)省時(shí)間，設(shè)定波長范圍只需包含所要同標(biāo)準(zhǔn)值對比的波峰波谷即可。首先要對照上一次的檢測報(bào)告或儀器說明書明確儀器波長重復(fù)性，設(shè)置使采樣間隔小于波長重復(fù)性的掃描速度。如果不能設(shè)定采樣間隔，則應(yīng)設(shè)定掃描速度＜120 nm/min。進(jìn)行基線平直度測量時(shí)，全波段掃描的速度應(yīng)選擇采樣間隔為1 nm的速度，若不能設(shè)置，則可選擇400～800 nm/min。

2.7 波長分段與儀器級別

在紫外、可見、近紅外分光光度計(jì)檢定規(guī)程中，增加了對儀器的工作波長及儀器性能級別的劃分[1]。其工作波長分為A段、B段和C段。儀器性能從高到低分為4個(gè)級別，即I級、II級、III級、IV級。儀器的每一項(xiàng)計(jì)量指標(biāo)均應(yīng)根據(jù)級別劃分標(biāo)準(zhǔn)[1]。因此，應(yīng)對照規(guī)程在計(jì)量證書中給出每項(xiàng)指標(biāo)在每個(gè)波段的儀器級別，以方便使用者對儀器性能有更好的判斷。

3 光學(xué)器件的維護(hù)與保養(yǎng)

光學(xué)器件忌灰塵和觸摸，要保證使用環(huán)境的清潔，濾光片使用完后要及時(shí)放回暗盒中。如光學(xué)器件粘有少量灰塵，可用小功率吸塵器處理。當(dāng)環(huán)境濕度過大或PM2.5含量過高，也會對測量準(zhǔn)確度造成影響。分光光度計(jì)屬于精密儀器應(yīng)盡量避免搬動，以免造成光路的輕微改變，儀器不用時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源，延長其光源壽命[12]。

4 結(jié)語

分光光度計(jì)的檢定是一項(xiàng)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)致的工作。由于該儀器是光學(xué)精密儀器，測量結(jié)果極易受到濕度、灰塵、振動及霉斑等偶然因素的干擾，實(shí)踐中要區(qū)分是分光光度計(jì)本身的問題還是偶然因素導(dǎo)致的誤差等各種問題，嚴(yán)格遵守檢定規(guī)程規(guī)定流程和檢測環(huán)境的要求正確使用、保養(yǎng)儀器。同時(shí)，加強(qiáng)對使用人員的培訓(xùn)也是保證儀器正常運(yùn)行、測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的重要途徑[13-14]。

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