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分光光度计主要技术指标及其检测方法
点击次数:108 发布时间:2018-10-24

 引 言 分 光 光度 计从 问世 以 来 , 在 相关 学 科 发 展 的基 础 上 , 经 过 不 断改 进 , 功 能 更加 齐全 , 在 工 业 、 农 业 、 食品 、 卫 生 等部 门 和科学 研 究 的 各个领 域被 广 泛 采 用 , 成 为生 产和科研的有 力测 试手 段 。 分光 光度法定 量分析的基 础是 朗伯 一 比尔 ( I一m - b er t 一 eB er ) 定律 , 即溶液 的吸 光度与溶液 的浓 度及 液 层厚度 的乘积成 正 比 , 其数学 表示式仁’ 〕如下 : A = 1 0 9 ( I 。 / I ) - 一 l o g T = ab e 式 中 A — 吸 光度 ( 又 称光 密度 、 消光 值) I 。 — 一定 波 长 的平行 单色 光 的人射强度 I — 单色 光 通过溶液后 透 射光 的强度 T — 物 质 的透光 度 a — 摩 尔吸 光 系数 ( 其 物 理意 义 为 : 当 物 质浓 度为 l m ol / L , 吸 收池厚 为 I c m , 一定 波 长 原 光 通 过 时的 吸光 值 A ) 波长 重复性 、 光 度 准确度 、 光 度重 复性 是最 重要 的指 标 , 也是衡 量仪器 质 量好 坏 的主 要 依 据 和保 证 分 析 数据及时 准确 的理 论基础 。 — 吸 收介质 的厚 度 , 。 m — 吸 光物 质 的浓度 , m ol / L 分 光 光度 计 因使用 的波 长范 围不 同而分 为紫外 分 光光 度计 、 可 见 光 分 光 光 度 计 、 红 外 分 光 光 度 计 等 。 无 论 哪一 类分 光 光 度 计都 由下列 五部 分 组 成 , 即光 源 、 单 色器 、 狭缝 、 样 品池 , 检 测器 系统 。 分 光光 度计的技 术指 标 主要 有 8 个 , 即 : 基 线 平 直 度 、 稳 定 性 、 波 长 准确度 、 波 长重 复性 、 光度 准确 度 、 光 度 重复 性 、 分辨 率 及 光 谱带 宽 、 杂散 光 。 其 中波 长准 确 度 、 2 波长 准确度 用仪器对某 一具 有 参考波长 的物 质 的谱线进 行 测量 , 其测量 值与参考波 长理 论值之 差称 为波 长准确 度 。 它对测量 的准确度有很 大影 响 。 通 常 , 分 光光度 法 的定量测量是 在指定波长下 进行 的 , 被测 物质 在该 波长处吸光度 的大小直接反映出定量 的结果 。 波 长准 确度 的数 学表示 式 如下 : 以 = 又 i 一 久 : 式 中 入i — 实 际测 定值 入 。 — 理 论值 ( 真值) 波 长 测量 值 与 真 值之 差 也 称波长 误 差 , 它包 括 系 统误差 和 随机 误差 。 波长 的 系统误 差 即为波 长准 确度 。 在 对 不同 仪器 的测 试 结果 进 行 比较 时 , 波长 准 确度更 显 得重 要 。 波 长系 统误 差是 由仪器 装置 在制 造 中的缺 陷或 仪器 没有调 整到状 态而 造成 的 。 系统 误差 又 分 为调 整误 差 和机构 误 差 , 前 者 可 以 通 过 调 整来 减 少 或 消除 , 后 者则 无 法通过 简单 的调 整加 以 消除 。 3 波 长 重复 性 波长 重 复性 是 指 多 次波 长 测 试 数 据 的离 散性 , 或者说是指 多 次波长测 试数 据 的符 合 程度 。 波 长重复性又 称波长精 密度 。 一 般是取 波 长准确 度 3 次 (或 5 次 )测 试结果 中 , 最 大 值与最小 值之 差作 为波 长重 复性 。 其数学 表示式 如下 : 欲 一 } 入 m a : 一 凡 。 。 } 波 长准 确度 与波长 重复性 有密 切关 系 。 波长准 确 度反 映的是 仪器 系 统 误 差 , 波 长重 复 性 反 映 的是 仪 器随机 误差 。 随机 误 差 主 要是 由环 境条件 变 化 、 波 长传动机 构 的不精 密 性 、 机 械振 动或 读数误 差 等 原 因造 成 的 。 波 长 重 复 性 是 仪 器 在 相 同 测 试 条件 下 , 一个 较短 的时 间 内 , 对 同一 吸收 或发射谱线进行 连 续多 次测 量 , 测 量结果 的一 致性 。 表 2 低压 汞灯发射光谱参考波长值川 编号 波长 ( n m ) { 编号 波长` n m , 1 2 5 3 . 6 5 { 7 `。 ` · 6 6 - 2 2 9 6 . 7 3 … 8 4 0 7 · 7吕 3 3 0 2 . 1 5 { 9 ` 3 5 · ” 4 4 3 13 . 1 6 { `。 5` 6 · 。 7 5 3 3 4 . 1 5 … “ 5 7 6 · 9 6 6 3 6 5 . 0 1 ! ’ 2 5 7 9 · 。 7 4 波长 准确 度 的检测 4 . 1 辐 射光源 法 采 用具 有特征 发射谱线 的元素灯产 生的特 征谱 线 来 对 仪器 的 波 长 进 行 检 查 , 如汞 灯 、 氛 灯 、 钠 灯 。 由于它 们发 射 的是线状 光谱 , 谱线的特征 性强 , 准确 度 高 , 因此常 被称 为检查 波长 准确度 的第一标准 。 ( 1) 氖灯 ( 或 氢灯 ) 氛 灯 ( 或 氢 灯 ) 在 紫 外 区 具 有 连续 光谱 , 可作 为仪器 紫外 区 的光源 , 在可 见 区它 们还有 两条 分离 的 、 强度 比较 高 的特 征谱 线 , 氖 灯为 4 8 6 . On m 、 6 5 6 . I n m ( 氢 灯 为 4 8 6 . I n m 、 6 5 6 . 3 n m ) 。 这 些谱线均 可用 以 检测 仪器 的波 长准确度 。 随 着仪 器 的 自动化 及微 机化 , 氛灯 特征 峰 常用 作仪器初 始 化 波 长 自动 定位的基准 。 表 1 为氛 灯参考波长 值 。 

( 2 ) 汞灯 笔 型低 压 汞 灯 携 带 方 便 , 便 于 安 装 , 常 用作 检测 工具 。 检 测 时 , 先 将 汞灯 置 于 仪 器 光源 位 置 , 灯 的透 光面 对准进 光 口 , 然后 在 20 0 一 60 0 n m 范 围内 , 选择 几条 能量较 强 的谱线 进行单峰测 量 , 寻 找 最 大波长 值 , 重 复三 次 , 其平均 值与 汞灯峰参考值 的差 值 即为波长 准确度 。 表 2 为低 压 汞灯发射 光谱 及 参 考波长 值 。 4 . 2 标 准滤光 片法 ( 1) 干涉 滤光 片 干 涉滤 光 片是利 用 多光 束干 涉 原理 , 通 过 在 光 学 基 片 上 镀 多层 介 质 而 制 成 的 。 一 般来 说 , 干涉滤 光片具 有确 定波 长 的透 射峰 。 利用 它特定 透射峰 的中心波 长可 以 检测 分光 光度计 的 波 长准 确度 。 对干 涉滤光 片 的要求是 透射峰 比较 尖 锐 , 半峰宽窄( 不超 过 1 5 m m ) , 最 大 透射 比 高 ( 通 常 不 低于 30 % T ) 。 检测 时 , 应 将干 涉滤 光片按 指定 方 向垂直 置于 光路中 , 并在 其峰 值波 长附近 , 由短 波向 长波方 向转动 , 按 逐点 法 测 量 出透 射 比最 大处 的波 长 值 , 用 测量 值与 参考值 进行 比 较 , 得 出差 值即为波 长准确 度 。 由于 干涉 滤 光 片 ( 尤其是 新 生产 的 干涉 滤 光片 ) 中心 波长会 随 时间 的延 长 而发生偏 移 , 所 以 必 须定期 送检 。 (2 ) 氧化 钦及错 钦 玻 璃 滤 光 片 稀 土 元 素在 一 些 波长处 具有 较强 的尖锐 吸收 峰 , 因此 , 稀 土 元 素与 特 定玻璃 材料混熔 后 , 可以 制 成含稀 土 元 素的玻 璃 , 常见 的有氧化 钦玻 璃及错 铰玻 璃 。 表 3 是氧化钦 玻 璃的特 征参考波长 值 。 

4 . 3 溶液 法 一些 稀 土元 素氧 化物 的溶液都具 有 明显 的吸收 峰 , 因此 可 以 用 来 检 测 仪器 的波 长准 确 度 。 氧化 钦 溶 液常用 于 紫外 可见 分光 光度 计准确 度 的测 定 。 由 氧化 钦 和 高氯酸组 成 的溶液 , 在 2 0 ~ 7 0 0 n m 范 围 内 比氧化 钦滤 光 片有 更多 的 吸收 峰 。 采用 氧化钦 溶 液检 测仪 器 波长 准 确 度 , 也 应 该 注 意选 择 合适 的检 测条 件 , 尤 其是 带 宽 。 因 为氧 化钦 溶 液 特 征 峰 很 尖 锐 , 仪 器带 宽 对测 定值影 响 很 大 。 表 5 为 10 % 高氯 酸 中 4 % 氧化钦 溶 液透射 比特征 峰波 长值 。 一 4 一 5 一 6 一 7 一 9 一 1 0 一 1 1 一 1 2 一 1 3 一 1 4 一 1 5 一 1 7 一 1 8 一 1 9 2 4 1 . 1 3 2 4 9 . 8 7 2 7 8 . 10 2 8 7 . 1 8 3 3 3 . 4 4 3 4 5 . 4 7 3 6 1 . 3 1 3 8 5 . 6 6 4 1 6 . 2 8 4 5 1 . 3 0 4 6 7 . 8 3 4 8 5 . 2 9 5 3 6 . 6 4 6 4 0 . 5 2 4 1 . 5 0 0 6 6 . 2 0 0 4 6 . 9 0 0 4 1 . 6 0 0 6 6 . 2 0 0 7 0 . 0 0 0 3 8 . 6 0 0 7 3 . 1 0 0 3 2 . 1 0 0 1 4 . 7 0 0 6 6 . 9 0 0 4 3 . 8 0 0 1 1 . 8 0 0 2 1 . 0 0 0 5 光 度 准 确 度 光度准确度 是 指 实测 光度 值与其真值 ( 标 准 值 ) 之差 。 光 度准确度 可用透射 比 T 表示 , 也可用 吸光度 A 表示 。 因为透射比在 整个量程 范围 内的示值是线性 的 , 因此 只要给 出一个 指标 , 便可 正确表 示 。 而用吸 光 度 A 表示光度 准确度 时 , 必须 指定其吸 光度范 围 。 为 了正确测 量仪器 的光度准确度 , 常采用 液体或 固体 标 准物质检 测仪器 的透射比准确度 。 透 射比准确 度是指 仪器 对某 一具 有标 准透 射 比 值样 品的 测 量 值与 该 标 准 样 品 的理 论 透 射 比 值 之 差 。 通 常这 里 所 指 的 准确 度 不 包 含测 量 的 随 机 误 差 , 即 只指仪器 光 度 值 的系 统 误 差 。 透 射 比准确 度 是一 个 反映仪器综 合性 能 的指标 , 它 的 准确 与否 直 接与仪器 使用 者的 目的相关 。 光 度误 差 义 与波 长准 确度 、 杂散光 、 仪器 稳定性 等众多 因素有关 。 透 射比 误 差 也分为系统 误 差和 随机 误差 。 透射 比准确度 的 数学 表示 式如 下 : 』 , 一 T , 一 T s 式 中 T — 实际测定 值 T 、 — 真值 ( 标准 值)

6 光 度 重 复 性 仪器 的 光度 重 复 性是 指 不 考虑 系统 误 差 , 在 相 同测 量 条件下 ( 如仪器 波长带 宽 不 变 ) , 将无 时 效变 化 的试 样 , 重复 放到试 样室 的样 品池 中 , 在短 时间 内 对 透射 比值连续 进 行 多 次重 复 测 量 , 所 测 得 值 的一 致性 , 属 随机误 差 。 光 度重 复性 是 影 响 分 析 结 果 可 靠性 的最 主要 因 素 , 是 关键性 技 术指标 , 其 数学 表示 式 如下 : 打 = } T m a 二 一 T m l。 l 7 光 度 准 确 度 的检 测 7 . 1 标 准溶 液法 一些 稳定性 好 的溶液 , 如硫 酸铜 的酸性 溶液 , 重路酸钾的酸 性溶液 , 以及 一些 含 C 。 、 N i 、 C u 等金 属 离子 的混合溶液 , 在 紫外和可 见 区 的 固定波长处 都 有 一个 或多 个吸 收峰 。 利用这 些 峰值和谷值的大小 可以 检查仪器的透 射比准确度 。 为 了保证 检测 结果 的正确 , 在使用时 必须 注意 以 下两个 问题 : ( 1) 溶液 浓度 的准 确度 按规 定配置 条件 , 所用 试 剂 的纯度 、 酸度 、 称量 准确度 、 温 度 、 稀 释体积 等必 须 保证 符合要 求 。 重 复配 置 时 必须 保持条件 不 变 , 使用这 些溶 液时 也必 须 按 规 定 的条 件 使用 , 这样 才 能保证 吸光 度标 准值 。 表 6 为 0 . Ool m ol I/ J 高氯酸 中质量 分数 为 0 . 0 6 0 0 0 / 10 0 0 重 路酸 钾 溶液 的 透射 比值 。 

(2 ) 吸收池 比色皿 (吸收池 ) 的质量及 外观应 符 合要求 , 透光 面不得 有划 痕 及污 物 , 比色皿 配 对性 优 于 0 . 2% , 10 m m 比色皿 内径误差小 于士 0 . 02 ~ 等 。 7 . 2 标 准滤光 片法 中性 滤光 片 ( 又 称灰色 玻璃 ) 对一 定波长范围内不同波长的光 , 具 有几乎 相 同的吸光 度值 ( 或透 射比 值) , 不 随 仪器带 宽及 一 定 限度 内 的 波 长 误 差 而 改 变 。 现 在能 得到 的滤光 片大 多是可 见光 范围标 准滤 光片 , 如 由美 国 N B S 93 OD 及 各地 计 量 所 提 供的 标 准 中性 滤光 片 。 标 准溶液法 比标 准 滤光 片法方 便很 多 , 而 且对操 作 人员 的技 术 要求不 十 分严 格 。 测 量 用的标 准 滤 光 片 必 须 定期进 行 检 定 。 根 据 具 体情 况 , 两种 方法 可 以 结 合使用 , 在 紫外 区 选 用溶 液 法 , 而可 见区 选用 标 准滤光 片法 。 只有 正确 理 解分 光 光 度计 的 主要 技 术指 标 , 并 正确运 用检测方法 , 才能确保分析 数据 的及 时准确 。 

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