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荧光分光光度计检定的不确定度分析
点击次数:102 发布时间:2018-10-24

前言 某些物质受到光照射而被激发之后 ,会发射出比照 射波长稍长的光 ,这种光称为荧光。对于给定物质来说 , 当激发光的波长和强度固定、液层的厚度固定 、溶液的浓 度较低时, 荧光强度 F 与荧光物质的浓度 c 有如下简单 的关系 :F =kc 。荧光分光光度计就是根据上述原理, 对 可发射荧光的物质进行定性 、定量测量的分析仪器 。本 文依据 JJG537 -2006《荧光分光光度计》检定规程的要 求,按照 JJF1059 -1999《测量不确定度评定与表示》规 范,对荧光分光光度计检定单色器波长和荧光强度示值 误差测量结果不确定度进行了评定 ,具体如下 。 1 测量方法 根据 JJG537 -2006《荧光分光光度计》检定规程 , 采 用氙灯和硫酸奎宁标准物质对仪器的波长和荧光强度进 行直接测量。 2 数学模型 单色器波长示值误差 :Δλ=λR -λS 荧光强度示值误差:ΔF =FR -FS 式中:Δλ—波长测量偏差, λR —波长测量值, λS —波 长标准值 ;ΔF —荧光强度偏差 , FR —荧光强度测量值 , FS —荧光强度标准值。 并设 λR , λS 相互独立, 互不相关, FR , FS 相互独立 , 互不相关 。 

3 波长不确定度的评定 3.1 测量时引入的标准不确定度 u1(R) (1)波长测量时重复性引入的不确定度 u11; 波长 重 复性 由 3 次 测 量 值 450.1nm、450.2nm 、 450.2nm , 用极 差 法 得 到:u11 =(450.2 -450.1)/1.69 = 0.06nm , υ11 =2 (2)测量时操作人员读数引入的不确定度 u12; 仪器分度值为 1.0nm ,以人眼的 1/5 分度值计算 ,且 服从均匀分布。 u12 =1/5 3 =0.12nm 其可靠性由经验确定, 取可靠性为 80 %,则 υ12 =13 上述两分量相互独立, 且互不相关。 u 2 1(R)=u 2 11 +u 2 12 u1(R)=0.13nm υ1 =u 4 1(R)/(u 4 11/ υ11 +u 4 1.2/ υ12)=13 3.2 波长标准器引入的不确定度 u2(S) 波长标准器选用氙灯为标准器, 波长不确定度为 0.01nm ,取 k =2 ,则 u2(S)=0.01/2 =0.005nm , υ2 =∞ 3.3 波长合成不确定度 u 2 c(λ)=C 2 1u 2 1(R)+C 2 2u 2 2(S) uc =[ 0.13 2 +0.005 2 ] 1/ 2=0.13nm υ=u 4 c/(C 4 1 u 4 1(R)/ υ1 +C 4 2 u 4 2(S)/ υ2) υ=13 3.4 波长扩展不确定度 U95 取 p =0.95 , υ=13 ,查 t 分布表 kp =2.1 , U95 =2.1 × 0.14 =0.3nm 3.5 标准不确定度一览表4 荧光光谱峰值强度不确定度的评定 4.1 测量时引入的不确定度 u3(R) (1)荧光光谱峰值强度测量时重复性引入的不确定 度 u31 荧光光谱峰值强度重复性由 11 次测量值为 85.6 、 85.7 、85.8 、85.6 、85.7 、85.8 、85.5 、85.6 、85.6 、85.5 、85.7 用贝 赛尔 公式 得到 u31 =Sn = ∑ n i =1(xi -x)2 (n -1)n = 0.03 % x =85.6 υ31=10 (2)测量时操作人员读数引入的不确定度 u32 仪器分度值为 1.0 %, 以人眼分辨的 1/5 分度值, 且 服从均匀分布。 u32 =1.0 %/5 3 =0.12 % 其可靠性由经验确定 ,取可靠性为 80 %, 则 υ32=13 上述两分量相互独立 ,且互不相关 。 u 2 3(R)=u 2 31 +u 2 32 u 3(R)=0.12 % υ3 =u 4 3(R)/(u 4 31/ υ31 +u 4 32/ υ32)=13 4.2 荧光强度标准物质引入的不确定度 u4(S) 荧光强度标准物质硫酸奎宁的相对不确定度为 0.5 %,取 k =2 , 则荧光强度标准物质引入的不确定度 u4(S)=0.5 %/2 =0.25 %, υ4=∞ 4.3 荧光强度标准物质配制称量引入的不确定度 u5(S) (1)荧光强度标准物质配制称量引入的不确定度 u51(S) 荧光强度标准物质配制称量使用光电分析天平或电 子天平进行,其准确度为 0.01 %。 取 k =2 , 则荧光强度标准物质配制称量引入的不确 定度 u51(S)=0.01 %/2 =0.005 %, υ5 =∞ (2)荧光强度标准物质配制引入的不确定度 u52(S) 荧光强度标准物质配制用 100mlB 级容量瓶进行稀 释,其允许误差为 0.50ml ,取 k =2 ,则荧光强度标准物质 配制引入的不确定度 u52(S)=0.5/100/2 =0.25 % υ5 =∞上述两分量相互独立, 且互不相关。 u52(S)=u 2 51 +u 2 52 u5(S)=0.25 % υ5 =u 4 5(S)/(u 4 51/υ51 +u 4 52/ υ52)=∞ 4.4 荧光强度合成标准不确定度 uc u 2 c(F)=C 2 3 u 2 3(R)+C 2 4 u 2 4(S)+C 2 5 u 2 5(S) uc(F)=0.37 % υ=u 4 c/(C 4 3 u 4 3(R)/ υ3 +C 4 4 u 4 4(S)/ υ4 +C 4 5 u 4 5(S )/ υ5) =∞ 4.5 荧光强度相对扩展不确定度 U95rel 取置信水平 p =0.95 , 查 t 分布表 kp =1.96 , 则荧光强度扩展不确定度 U95rel =1.96 ×0.37 %=0.7 % 4.6 标准不确定度一览表 表 2 标准不确定度一览表 分量 u(x i) 不确定度来源 标准不确定度值 c i c i u(x i) 自由度 u31 波长测量时重复性 0.03 % 0.03 % 10 u32 测量时操作人员读数 0.12 % 1 0.12 % 13 u 4 荧光强度标准物质 0.25 % 1 0.25 % ∞ u51 荧光强度标准物质配制称量 0.005 % 1 0.005 % ∞ u52 荧光强度标准物质配制 0.25 % 1 0.25 % ∞ uc=0.37 % v ef =∞ 5 结语 本文针对荧光分光光度计检定单色器波长和荧光强 度示值误差测量结果不确定度给出了评定的一般步骤和 方法 ,波长扩展不确定度为 U95 =0.3nm , 荧光强度扩展 不确定度为 :U95rel =0.7 %, 满足检定规程的要求 。 

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