紫外可见分光光度计主要技术指标及其检定方法_孔迪

第20卷第4期大　学　物　理　实　验　Vol .20No .42007年12月出版

PHYSICAL E XPERIMENT OF COLLE GE

Dec .2007

收稿日期:2007-08-16

文章编号:1007-2934(2007)04-0001-06

紫外可见分光光度计主要技术指标及其检定方法

孔　迪　彭观良　杨建坤　常胜利　杨俊才

(国防科学技术大学,长沙,410073)

摘　要　介绍了紫外可见分光光度计的主要技术指标如波长准确度、波长重复性、光度准确度、光度重复性、杂散光,以及这些指标的检定方法。关键词　波长准确度;波长重复性;光度准确度;光度重复性中图分类号:TH744 文献标识码:A

1　引　言

紫外可见分光光度计是一类很重要的分析仪器,无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域,还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理

行业,紫外可见分光光度计都获得了日益广泛的应用。

[1]分光光度法定量分析的基础是朗伯-比尔(La mber -B eer )定律。Lambert -B eer 定律假设照射到吸光物质上的光是严格的单色光,且被测物质是由独立的、彼此之间无相互作用的吸收粒子组成。Lambert -Beer 定律可被定义为:当一束平行的单色光通过某一均匀的有色溶液时,溶液的吸光度与溶液的浓度和光程的乘积成正比[2]

。

Lambert -Beer 定律的数学表达式为

[3]

:

A =log 〔φ0

φ

〕=-log τ=abc

式中:A ———物质的吸光度;φ0———入射的单色辐射通量;φ———透射的单色辐射通量,τ———物质的透过比;a ———物质的吸收系数;b ———通过被测物质的光路长度;c ———物质的浓度。Lambert -B eer 定律是分光光度法定量分析的基本依据,也是紫外可见分光光度计的基本原理。

一般地,紫外可见分光光度计主要由光源系统、单色器系统、样品室、检测系统组成。紫外可见分光光度的技术指标主要有11个[2],即:波长准确度、波长重复性、光度准确度、光度重复性、杂散光、光谱带宽、基线平直度、稳定性、光度噪声、线性、线性动态范围。其中波长准确度、波长重复性、光度准确度、光度重复性、杂散光是较重要的技术指标,是衡量仪器质量好坏的主要依据。下面逐一加以探讨。

DOI :10.14139/j .cn ki .cn22-1228.2007.04.022

2　波长准确度及其检定方法

所谓波长准确度(Wavelength Accuracy),是指波长的实际测定值与理论值(真值)之差[2]。紫外可见分光光度计的波长准确度是很重要的技术指标,特别是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。例如,要比对两台紫外可见分光光度计对同一样品的分析测试给果,如果仪器的波长准确度不好,就无法进行比较或比较不出正确的结果。因为对同一物质,在不同波长测试时,由于不同波长时摩尔吸光系数不同,就会有不同的灵敏度,即使是同一样品,测试的数据也会不相同。用一台紫外可见分光光度计做定量分析时,若仪器的波长准确度不好,也会因仪器的波长误差,而产生很大的分析误差。

紫外可见分光光度计波长准确度的检定方法有多种,常用的几种方法分述如下。

(1)汞灯

低压汞灯是使用最多的一种标准光源,它的能量90%以上集中在253.65nm这一根谱线上。目前,国内外的许多生产厂商,都直接在紫外可见分光光度计上用汞灯测试波长准确度。具体作法是:将仪器的光源拆下,用标准灯代替原光源,测试标准光源灯的各条特征谱线,测量值与理论值之差,就是波长准确度。例如,使用汞灯测试,则设置波段范围为245～560nm,光谱带宽为2nm,测量方式设置为能量测量,样品和参考均为空气,进行波长扫描。而后将汞灯的各特征波长的测量值与其相应的理论值相减,所得的数据之差即波长准确度。一般应重复3次,取3次平均值作为仪器的波长准确度。表1为低压石英汞灯参考波长表[3]。

表1　低压石英汞灯参考波长表

波长(μm)强度波长(μm)强度波长(μm)强度

253.65130312.5710404.6645

265.200.5313.1515407.785

275.280.5313.181435.8385

280.440.5334.152546.0750

289.340.5365.0225576.9615

296.7310365.4810579.0710

302.151366.335690.720.5

注明　(1)谱线强度与光源和检测器等因素有关,表中的“强度”只供选择谱线时参考。

(2)谱线选择应照顾各区域同时考虑谱线强度。

(2)氘灯

氘灯也是最常用来检测紫外可见分光光度计的波长准确度的标准灯。氘灯在紫外区

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,分别为486.0nm、656.1nm,这些谱线均可用以检测仪器的波长准确度[4]。氘灯的特征波长见表2[2]。

表2　氘灯的特征波长

编号波长(μm)

1486.0

2581

3656.1

注:仪器测试条件为:吸光度为0;光谱带宽为2nm:扫描速度为中。

(3)干涉滤光片[4]

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,半峰宽度窄(不超过15mm),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。

(4)氧化钬玻璃

氧化钬玻璃是常用来检测紫外可见分光光度计的波长准确度的标准片。氧化钬玻璃有很多特征谱线,随着温度的不同,这些波长值有所变化。因此,使用者要注意经常标定氧化钬玻璃的波长。氧化钬玻璃的特征谱线见表3[3],氧化钬玻璃的特征谱线能量分布见图1[2]。

表3　氧化钬玻璃的特征谱线

编号波长(μm)编号波长(μm)

1241.57446.0

2279.48453.2

3287.59460.0

4333.710536.2

5360.911637.5

6418.7

仪器测试条件:扫描速度为中;光谱带宽为2nm;样品厚度为2.6mm。

(5)氧化钬溶液

氧化钬溶液是常用来检测紫外可见分光光度计的波长准确度的标准物质之一。4%氧化钬的1.4mol/LHCl O4溶液被经常使用,其透射比的特征波长和特征光谱能量分布分别见表4和图2[2]。