可见分光光度计误差影响探讨

秦晖

摘 要：可见分光光度计是根据物质的分子对可见区辐射（光）的选择性吸收和朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律对物质进行定量分析和定性鉴别的仪器；其波长范围为360nm～800nm。分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法，此方法因为准确度和灵敏度较高，相对误差较小，操作相对简便，因而得到了普及。可见分光光度计广泛用于冶金、地质、化工、机械、食品、医药卫生、环境监测等部门的理化分析实验室，并被列入中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录。所以我们有必要对影响该类仪器的误差进行探讨分析。

关键词：分光光度计；误差；分析

中图分类号：TH744.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0075-02

测量结果的准确度是一般定量分析仪器最重要的技术指标之一，直接标志了仪器测量结果的可信可靠程度。通过对影响测量准确度的各项因素进行分析，单色器结构的分光光度计所产生的光其实质是具有一定带宽的单峰曲线，此类单峰曲线和理论上的色光是有区别的，原则上所有单色光都是得不到的，所以说波长误差是影响仪器测量准确度的主要因素。波长误差为波长测量值与真实值之差，其实质是仪器波长指示器的波长读数与单色系统实际给出的波长值之差。

分光光度计的波长误差是通过对已知标准参考波长的器具或物质的测量得到的。具有标准参考波长的器具或物质简称为波长标准器，它主要有三类：一类是反射线光谱的气体放电灯，如汞灯、氘灯等；二类是具有尖锐吸收峰的物质，如氧化钬溶液、氧化钬玻璃、镨钕溶液、镨钕玻璃等；三类是窄带干涉滤光片。从可见光光谱考虑，本文仅就窄带干涉滤光片进行分析说明，干涉滤光片的特点是每一个滤光片只有单一的吸收峰，故不易产生人为判断误差，且携带方便。干涉滤光片精度不高的特性，所以干涉滤光片只用于可见分光光度计的检定。对于可见分光光度计的误差主要考虑的误差来源有以下两个方面：

1 仪器本体波长装置造成的误差

（1）仪器本体波长装置造成的误差包括波长发生装置误差、波长调整误差，其中波长发生装置误差来源于仪器单色器与波长装置在制造中的缺陷。而波长调整误差则是由于单色器与波长装置没有调整到最佳状态造成的。以下就以本人所在地区厂矿、企事业单位大量使用的721型分光光度计为例进行介绍，这种分光光度计检定中重要的一项是波长误差，包括波长准确度和波长的重复性。波长准确度用一次实测波长值与标准参考波长值之差表示，波长重复性用波长三次测得值中最大值与最小值之差表示。波长误差如果超差，对于新手在进行调修时，经常是费了力但就是调节不好。现将本人平日在仪器检定和调修过程中积累的方法介绍如下，以供大家借鉴参考。

（2）首先将仪器通电，把100%光亮调节钮顺时针旋至最大处，将波长钮旋至580nm处，在比色皿暗箱通光孔放一张白纸，在白纸上应看到一个明亮的黄色光斑。如白纸上的光斑有黑影或看不到光斑，可将光源灯架上的两只螺钉略松，扳动灯架使光斑最亮后再将螺钉固定。如白纸上看到的光斑不纯，可调节靠后的上下两个准直镜调节螺钉使光斑最长，然后调节靠前的单个准直镜调节螺钉使光斑变纯。进行波长误差检定时，我们要连续旋转波长调节钮并同时观察透色比值的变化，当透色比值由小到大突然变为由大到小时，该变化点处（透色比示值最大处）的波长值，即是该仪器对应于标准滤光片峰值波长（标称值）的波长点。而对于721型分光光度计波长误差的检定一般用3片不同标称值的标准干涉滤光片，分别检查仪器在低、中、高端的波长情况（为方便理解，我们定义检定仪器低、中、高处的滤光片分别为蓝、黄、红标准干涉滤光片）。若仪器在三个波长段的误差均为偏正或偏负，且误差在10nm范围内，只要用工具微松动螺丝，然后将标准值拧紧螺丝即可。

（3）仪器在三个波长段的误差有正有负时，可旋转波长调节钮，调节波长刻度盘至黄色标准滤光片的标称值，将黄色标准滤光片放入比色皿中，调节靠前的单个准直镜调节螺钉，找到透色比值的最大点处。此时仪器在中部的波长误差为零，然后察看高、低端的波长误差的情况：第一种情况当高为负差，低为正差还是将波长刻度盘所指波长值定为黄色标准滤光片的标称值，将黄色标准滤光片放入比色皿中，先顺时针旋转靠后的上下两个准直镜调节螺钉（调节的幅度要保证一样，需要多次调节时调节的幅度大小要由小到大再由大到小），然后顺时针旋转靠前的单个准直镜调节螺钉，找到透色比值最大处；第二种情况当高为正差，低为负差时还可以将长刻度盘所指波长值为黄色标准滤光片的标称值，将黄色标准滤光片放入比色皿中，逆时针旋转靠后的上下两个准直镜调节螺钉（调节的幅度要保证一样，需要多次调节时调节的幅度大小要由小到大再由大到小），再逆时针旋转靠前的单个准直镜调节螺钉，找到透色比值的最大处。

（4）以上的调整方法均是以黄色标准滤光片为基准，保持中部的波长误差相对为零，而后逐步消除高、低端的误差。波长误差的调整一般来说不会一次成功，需要反复多次，其中的关键是控制靠后的上下两个准直镜调节螺钉的调节幅度，最后辅助调节波长刻度盘即可成功。此种方法调节的波长误差数值较小，若需调整的误差数值较大时，则可用通过调节阿基米德螺线转轮相对位置的方法进行。掌握这些方法后，可以大幅度提高工效，对单色器结构和721型分光光度计基本相同的可见分光光度计都有作用。

2 仪器使用环境及人员造成的影响

（1）从本人多年来的检定和调修经验来看，仪器使用环境及人员造成的影響对于单色器结构的可见分光光度计，主要有仪器使用电源条件和试验室温湿度及仪器使用人员自身素质这几个方面。

（2）对于仪器使用的电源条件，同样以721型可见分光光度计（简称721）为例，在对于仪器使用的电源环境，当环境电压波动较大时，721由于原来的光源调节部分的电路设计在抗干扰性方面不太好，所以容易产生较大的波动，进而造成较大的误差；对于这项误差我们可以通过在仪器前加装稳压电源和对721的光源调节电路进行改造加以去除，对于721光源调节电路的改造主要是在原来的整流输出和±12V输出之间加入了三端稳压管7812和7912，并在整流电源输出端增加两个470uF/50V的滤波电容，通过改造增强了原稳压电路的稳定和抗干扰能力，使721在电源可靠性和稳定性方面得到了很大的提高。

（3）而对于仪器使用环境中的温湿度及使用人员自身素质的影响，本文仅就在721检定过程中出现的实例加以说明：本人在下厂矿进行检定的过程中，经常遇到721的波长误差正常而透射比超差的情况，同时还有可能会在低波长进行检定时，仪器指针出现轻微摆动的现象。这些均会造成仪器产生较大的误差。

（4）通过分析和对仪器拆缷研究，发现实验室的环境条件差，温度大，加上一些仪器使用人员素质参差不齐，对仪器的使用维护不太了解，从而常常是由于没有经常对721的硅胶干燥剂进行更换，造成单色器的反射棱镜及反光镜上起雾或滋生霉菌产生菌丝，造成单色器的出射光不纯，这种情况我们可以通过使用截止滤光片检验出来，将波长调到420nm处，用波长为420nm的截止滤光片检定时，示值通常都会大大超出正常范围，出现这种情况我们就需要清洁有关的光学部件，不过在清洁时对于凹型反光镜由于是表面涂膜，所以最好是尽量不去擦拭，以免划花镜面造成不可修复的损失，对仪器的影响是杂散光示值超差，仪器在对某些溶液在某一波长进行测试时产生的误差，而针对电管信号放大电路在干燥器内的硅胶干燥剂进行更换，使光电管信号放大电路受潮，放大器电路产生漂移及干扰造成的。对于此类情况我们首先可用电吹风机对有干燥器的部位进行吹扫，最终以仪器指针没有摆动的现象为准，然后再将干燥器内的硅胶干燥剂进行更换即可。

3 结语

综上所述，本文就分光光度计误差来源从仪器自身机构和仪器使用环境及人员两个方面进行分析论述，并依据自身多年实际经验为控制影响仪器的测量准确度的波长误差提出了一整套的解决方案，同时也为从事该类仪器检定检修工作的人员提供了一份参考资料。