紫外可见分光光度计检定误差分析及控制

霍文婷 邵佳欢

【摘要】紫外可见分光光度计在使用过程中，由于多种原因会引起波长或杂散光检定误差，导致测量结果不准确，为了得到更为准确的实验结果，必须进一步控制紫外可见分光光度计检定误差。本文结合作者工作经验，以紫外可见分光光度计检定原理作为切入点，对常见误差来源进行分析，并对如何有效控制此类误差进行了讨论。

【关键词】紫外可见分光光度计;检定误差;控制

【DOI 编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2022.02.013

Analysis and Control of Verification Error of UV-Vis Spectrophotometer

HUO Wen-ting，SHAO Jia-huan

（Tianjin Binhai New Area inspection and Testing Center，Tianjin 300450，China）

Abstract：During the use of UV-Vis spectrophotometer，the verification error of wavelength or stray light will be caused due to various reasons，resulting in inaccurate measurement results. In order to obtain more accurate experimental results，the verification error of UV- Vis spectrophotometer must be further controlled. Combined with my own working experience，taking the verification principle of UV- Vis spectrophotometer as the starting point，this paper analyzes the common error sources，and discusses how to effectively control this kind of error.

Key words：ultraviolet visible spectrophotometer;verification error;control

紫外可見分光光度计是以被测物质在不同波长范围内，对光的吸收度反应作为物质分析依据的设备。为满足物质测量的需求，其具有高灵敏度、操作简便等特点。紫外可见分光光度计在使用中依据JJG 178—2007《紫外、可见、近红外分光光度计》检定规程，其计量性能需要满足诸多要求，包括波长误差、波长重复性、噪声与漂移、透射比重复性、基线平直度、电源电压适应性、最小光谱带宽、透射比最大允许误差，另外还包括杂散光和吸收池配套性等10项[1]，其中，波长最大允许误差、杂散光及透射比最大允许误差是紫外可见分光光度计评价的最关键指标。本文旨在对上述关键指标加以分析探讨。

1紫外可见分光光度计的检定

1.1波长示值误差检定

在波长示值误差检定中，依据规程要求通常需要对9种物质进行检定。在日常的检定环节，一般应综合考虑携带、保存及使用的便捷性，通常选择氧化钬滤光片和错钕滤光片实施检定。氧化铁滤光片在波长吸收峰值点上较为完整，而镨钕滤光片当波长低于400 nm时无吸收峰，且不会出现尖锐的吸收峰，因此在检定时需要综合两者的特点配合使用。在具体的检定中，氧化钬滤光片适用于200～700 nm波长，镨钕滤光片普遍用于700～900 nm波长[2]。在检定实施之前，应针对波长点进行调节，将其设置为零度和满度，然后在样品光路中放置标准物质，并沿同一波长方向对标准物质实施透射比值逐步测量，以获得相应的峰值波长数据。波长示值误差属于标准值与实测平均值间的差值，以各波段对应的波长示值误差的最大值为准。

1.2透射比示值误差检定

对照JJG 178—2007《紫外、可见、近红外分光光度计》检定规程要求，在透射比示值误差检定中，其标准物质包括透射比标称值分别为10%、20%、30%的光谱中性滤光片，紫外光区透射比滤光片以及重铬酸钾标准溶液等，其中，按照各波长的特点及要求，可以在检定时进行划分，如：235 nm、257 nm、313nm、350 nm。

另外，在日常检定中为便于保存及携带，针对235 nm、257 nm、313 nm、350 nm等不同波长的透射比示值误差，一般以紫外光区透射比滤光片检测为主;针对440 nm、546 nm、635 nm的检定时，通常以光谱中性滤光片检测为主。上述波长的测定中，在设置波长校正仪器零度和满度后，对各标准物质的透射比实施测量，并获取标准值与平均值之间差，以此作为透射比示值误差，且各波段透射比示值误差以各波段透射比示值误差最大值为准。

1.3杂散光的检定

在日常的杂散光测量中，其标准物质以截止滤光片为主，在仪器调零和满度后，根据波长的节点实施测量，以获取截止滤光片的透射比，这些测量所得的比值数据即属于该波段的杂散光数值。另外，在截止滤光片的使用上，也应依据不同单色器类别合理进行选择和使用。如光栅型单色器使用中，其A段的检定波长为220nm，B段检定波长为360 nm。而棱镜型单色器使用中，B段的检定波长则为420 nm。

2紫外可见分光光度计检定引发的误差

2.1被检紫外可见分光光度计本身结构产生的误差

由于紫外可见分光光度计属于精密仪器设备，需要保持极高的检测精准度。而在实际的使用中，影响其误差的因素较为复杂。紫外可见分光光度计本身结构所引发的误差属于主要误差来源，该误差产生的原因有以下两点：一是在安装过程中会出现底板与比色皿的偏移，虽然其偏移量极微小，但同样会影响光束的透光度，使其无法全部通过滤片射入检测器，导致透射比值与标准值之间产生偏差。另外，由于仪器光门闭合性不达标，导致检测时出现漏光问题，这也会影响透射比值产生偏离。二是由于光学系统元件因素而导致误差，如元件表面存在灰尘或损伤，将加剧仪器的额外反射和透射面，使检测器获得设计外的光线投射，导致检测结果出现偏离。通常而言，透射比的影响因素众多，主要有光谱带宽变化、波长、光密封不到位等，因此在实际的操作过程中，仪器的测量误差难以避免，更无法全面消除。

2.2檢测环境引发的误差

由于检测环境对紫外可见分光光度计的检定具有显著影响，所以检测人员在实施检定及校准时，均需要充分对照检定的相关规程和要求，对检测环境进行严格控制，这样才能够准确地反映出测量仪器的实际性能。但在实际的环境中，紫外可见分光光度计会受到各种环境因素的制约和影响，如潮湿、灰尘等均会使滤光片、光栅或棱镜等重要光学元件发生玷污和霉变现象，如果未及时清洁，一旦紫外分光光度计存在密封性问题，势必会在测量时出现较多的杂散光。另外，如果使用环境中灰尘较多，也会使滤光片上积聚大量灰尘，无法体现最佳的透过率，导致检定结果失真和偏差。由此来看，在实施检定及校准时，测量仪器性能与环境条件之间密不可分，所以应当严格依据相关的操作要求实施，提升测量的精确性。

2.3标准滤光片造成的误差

标准滤光片的误差来源，主要是由于其定值误差及方向性所引发。一般情况下，直接比较法是常见的检定方式，而这种方式对标准滤光片定值的准确性具有更高要求。然而，随着标准滤光片使用时间的延长，其标准值也会出现细微的变化，如果没有针对性地实施重新定值，势必会增加误差量。并且，部分滤光片对方向性有要求，如光谱中性滤光片在实施透射比示值误差检定中，其不同的旋转方向对于结果影响显著，因此在实施检测时必须要按照要求实施定值和检定，以避免偏差值的产生。此外，滤光片入射面的选择不同，其检定结果也会出现不同程度的误差，例如受到其制作工艺的限制，造成滤光片的厚度、均匀程度不一致，难以保证其使用的顺畅性和有效性，甚至会使人射光垂直照射在滤光片中，由此产生同一个滤光片在入射面选择上的差异，使透射比示值误差波动明显，导致测量误差的出现。

2.4检定方法造成的误差

逐点法属于波长示值误差检定的核心方法，也是规程所要求的主要方法。具体而言，即测量不同波长时，均需要对调零及满度进行重新调整，并借助T-λ曲线的绘制，获得所对应波长的透射比最大值。这种检定方法的使用可以大幅弱化仪器光源、单色器、波长传动机构及检测器等诸多因素的影响，使检测结果能够全面反映波长数据的真实性。而在实际的检定环节，部分技术人员会直接依据仪器透射比示值变化，对峰值波长进行测定。但值得注意的是，由于波长传动机构在连续驱动过程中，光谱的测定势必会受到光谱曲线中众多因素干扰，包括仪器光源、光电探测器、色散系统等，由此导致测量误差的显著增加，对检定结果产生较大影响[3]。除此之外，基于逐点法对波长示值误差实施检定时需要按照相关的操作规程执行，即沿同一波长方向设定不同的测量点，以获取逐点的透射比示值，否则将无法避免前述的各种因素的影响，导致误差问题长期存在，对检定精确度产生不利影响。

2.5计量检定人员操作引发的误差

任何检定过程均离不开技术人员的操作，而决定技术人员水平的因素多样，因此在紫外可见分光光度计检定中，即便按照同样的测量规程，也会因技术人员技术水平上的差异使检定的结果出现较大差异。在开展检定工作时往往需要对紫外可见分光光度计进行预热，而不同的操作人员对于预热的理解有所不同，在未充分预热的情况下实施检测，会导致量值出现跳动、漂移等现象，而这种情况下所获得的数据必然会产生显著的误差。

在使用指针式紫外可见分光光度计时，其读数的习惯及方法也有所差异，从而在同样的读数下会出现不同的结果。据此，计量检定人员的操作因素成为计量精确性不高的诱因，难以真正体现测量的有效性。

3检定误差常见的控制方法

1）实现检定误差的有效控制，应当基于检定规程的要求，切实掌握各个技术指标的操作方法，明确检定的要求及目标，保证各个检定环节的科学性。实践中，根据紫外可见分光光度计的相关原理及检定步骤，有效避免仪器自身所产生的结构误差，尤其是需要关注仪器的安装及使用，确保各类型元件的规范性，以实现检测准确性的提升。

在保管环节，需要落实定期或不定期的检查及维保措施，在长期不使用分光光度计时，应落实好光斑测试、波长调整及仪器保养，为其提供良好的保存及应用环境，确保其处于背光、清洁、无电磁辐射、无振动、温湿度适宜的环境中，切实保证仪器性能的稳定发挥。

2）针对分光光度计使用环境的特点，需要为其提供高品质的测量环境。具体而言，即在实施检定之前进行环境参数分析，严格依据操作规程及规范要求实施，若出现不适宜测量的条件因素时，应及时调整检定方案，避免强行实施检定。

另外，在开展检定前应当对仪器进行充分预热，使电路、光路等系统保持稳定运行后，再实施相应的检定操作，以降低可能存在的误差值。技术人员在仪器使用中也应注重全过程的维护保养，确保仪器处于清洁、干燥、规范的保管环境下，避免对关键部位及元件的损伤，长期不使用时也应定期开机运行[4]。

3）由于滤光片属于核心元件，在保管中需要落实定期送检制度，以保证滤光片定值的精确性、有效性和溯源性。在检测中主要以滤光片的稳定性检测为主，若其稳定性不足以满足检定要求则需要实施更换[5]。在仪器实施检定时，需要结合滤光片的标注对滤光片入射面进行科学选择，避免由于人射面不一致所引发的测量误差，尽可能地规避人为或技术因素干扰。在滤光片的清洁度检查时，可以使用强光源对其表面平行照射，当发现污渍时可用绒布或气吹进行处理。

4）落实检定技术人员的培训，注重操作技术能力的提升，避免在实践过程中因技术问题产生检定误差，实现技术水平及数据处理能力升级。尤其是在紫外可见分光光度计检定中，应科学选择检定方法，严格依据操作规程实施，避免不必要的误差因素影响检定结果。

4小结

总而言之，紫外可见分光光度计属于精密仪器，在实际的检定中涉及诸多的注意事项。本文针对波长、透射比、杂散光等问题，充分分析误差的产生及控制。另外，根据仪器的实际使用特点，其电源电压适应性、吸收池配套性等因素也应当受到同等的关注和研究。总体来说，在紫外可见分光光度计的检定中，应注重管理及过程的控制，掌握检定的影响因素及操作细节，应用有效的措施规避误差，为检定数据的准确性提供保障。

【参考文献】

[1]紫外、可见、近红外分光光度计：JJG 178—2007[S].

[2]李衍.紫外可见分光光度计检定误差控制探析[J].仪器仪表用户，2019，26（5）：24-26.

[3]张硕.紫外可见分光光度计检定注意事项分析[J].江苏科技信息，2015（10）：45-46.

[4]秦素芳.紫外可见分光光度计检定中的误差控制[J].计量与测试技术，2016，43（7）：13-14+16.

[5]张宏磊.紫外可见分光光度计检定过程中的注意事项[J].科技视界，2016（13）：31+55.