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        紫外可見分光光度計的技術指標

        作者:  轉載自:  發布日期:2012-1-12

        紫外可見分光光度計的技術指標
                 熟悉紫外可見分光光度計的技術指標, 是最重要、最關鍵的核心問題; 不管是紫外可見分光光度計的使用者還是制造者, 都必須重視這個問題。對制造者來講, 做出的紫外可見分光光度計儀器應該好用。所謂“ 好用”,就是紫外可見分光光度計“ 穩定可靠”。所謂“ 穩定”, 就是漂移小、重復性好。所謂“ 可靠”, 就是紫外可見分光光度計的分析測試結果的準確度高( 可靠性的含義將在本書后面詳細討論, 此不贅述)。而準確度又與雜散光、光度噪聲、基線平直度、光譜帶寬等許多技術指標有關。對于使用者來講, 就是要用好紫外可見分光光度計。要用好一臺紫外可見分光光度計, 首先要認真閱讀儀器的使用說明書, 要對儀器的結構有初步了解, 能正確操作儀器, 掌握儀器的基本保養維護知識。特別要認真了解儀器的技術指標及其物理意義與簡單的檢測方法, 以及這些技術指標相互之間的關系與對分析測試結果誤差的影響。以便經常檢測儀器的技術指標, 保證儀器工作在最佳狀態。

          光度準確度( Photometric Accur acy ) 是一個非常重要的技術指標。任何使用者買一臺紫外可見分光光度計都是為了分析工作, 進行分析工作的目的是出數據, 其基本要求是數據要準確可靠, 這在很大程度上取決于儀器的光度準確度這個最重要的技術指標及其有關指標。

          一、光度準確度的表示方法

          目前, 國際上對紫外可見分光光度計光度準確度的表示方法主要有兩種:一種是吸光度準確度( Absorbance Accuracy ) 或吸光度誤差( AbsorbanceEr ror ) , 用AA (或ΔA) 表示; 另一種是透射比準確度( Transmittance Accuracy) 或透射比誤差, 用TA ( 或ΔT) 表示。國外的紫外可見分光光度計制造商, 絕大多數都給出吸光度準確度或吸光度誤差AA ( 或ΔA) , 并都指出在什么吸光度情況下測量。如美國Varian 公司的Cary500、Lambda900 等儀器, 都給出在1. 0Ab s 時, 吸光度準確度或吸光度誤差AA (或ΔA) 為±0. 003Ab s。

          但國外有少數儀器制造商在給出吸光度準確度或吸光度誤差AA ( 或ΔA) 的同時, 還給出透射比準確度或透射比誤差TA(或ΔT)。我國生產紫外可見分光光度計的廠商, 很多都在給出吸光度準確度或吸光度誤差AA ( 或ΔA) 的同時, 也給出透射比準確度或透射比誤差TA或ΔT)。

          一般來說,只給透射比準確度或透射比誤差TA (或ΔT) ,而不給吸光度準確度或吸光度誤差AA (或ΔA) 是不合適的, 原因如下:

          第一,若給出TA (或ΔT) = ±0. 5%T, 而不講明在什么透射比情況下測試, 就應理解為在0~100%T 范圍內的任何地方測試都能達到TA (或ΔT) = ±0. 5% T。但實際上, 若在10% T 處測量, TA ( 或ΔT) = ±0. 5% T 時產生的透射比相對誤差為±5%。而在90%T 處測量, 則TA (或ΔT) = ±0. 5% T 時產生的透射比相對誤差為±0. 56% , 二者相差很大。也就是說, 不可能在0~100%T 范圍內的任何地方測試都能達到TA (或ΔT) = ±0. 5% T。

          第二, 用戶在使用紫外可見分光光度計時, 基本上沒有人只用透射比T 和透射比誤差T A ( 或ΔT)來表示光度準確度和分析測試誤差。相反, 大家一般都用吸光度值A 和吸光度誤差AA (或ΔA) 來表示分析測試結果和分析誤差。

          第三, 目前國際上絕大多數使用者, 都是采用吸光度值A和吸光度誤差AA (或ΔA) 來表示紫外可見分光光度計的分析測試結果和分析誤差。

          第四, 吸光度準確度或吸光度誤差AA (或ΔA) 和透射比準確度或透射比誤差TA ( 或ΔT) , 在使用時二者在數值上會相差很大。若要把TA(或ΔT) = ±0. 5% T 換算成AA ( 或ΔA) , 則在10% T 處( 相當在1A 處) ,±0. 5% T 的透射比誤差, 產生的AA ( 或ΔA ) 為±0. 022A, 而在90% T 處(相當在0. 0046A 處) , TA ( 或ΔT) = ± 0. 5% T 時產生的AA ( 或ΔA) 為±0. 0024A, 這同樣是一個驚人的差距。因此, 在給出一臺紫外可見分光光度計的光度準確度時, 不管是用吸光度準確度或吸光度誤差AA ( 或ΔA) 表示,還是用透射比準確度或透射比誤差TA ( 或ΔT) 表示, 都應該指出在多少吸光度或在多少透射比情況下測試。

          但是, 目前仍有許多廠商在給出透射比準確度或透射比誤差TA ( 或ΔT)時, 都一律寫成±0. 3% T。特別是許多制造廠商對自稱是高檔紫外可見分光光度計的儀器, 基本上都是寫成“ ±0. 3% T ( 0~100% T )”。如日本島津的UV-2401PC、UV-2450PC、UV-2550PC 等紫外可見分光光度計。從理論上講任何高檔紫外可見分光光度計的透射比準確度或透射比誤差TA (或ΔT) 不可能在0~100% T 內都能達到±0. 3%T 的透射比準確度。

          目前,國內外都有一些廠商在說明書或儀器樣本中稱“光度準確度”為“測光精度”, 這種稱謂混淆了準確( Accuuracy) 和精密度( Pr ecision ) 的概念。準確度是指的測量值與理論值之差, 該偏差越小說明測量的數據越準確可靠, 或者說光度準確度越高。而精密度是指的分析測試數據的離散性或重復性, 是指同一操作者, 在一次開機中連續重復多次測試某一吸收峰的吸光度值中最大與最小值之差。該差值越小, 說明該儀器的光度重復性越好。

          正確的說法應該是紫外可見分光光度計的“光度準確度” 而不能說成“測光精度”。光度精密度或光度重復性是指多次測量中的離散性。如3 次或5 次測量中吸光度的最大值與最小值之差即為光度精密度或光度重復性。而準確度則是指實際測量的吸光度值與真值或理論值之差。

          二、影響光度準確度的主要因素

          影響紫外可見分光光度計光度準確度的主要因素有以下幾個方面。

         、 儀器的雜散光大小。

         、 儀器的光度噪聲。

         、 儀器的基線平直度。

         、 儀器的光譜帶寬。

         、 試樣的來源, 包括樣品的制備, 取樣的方法。

         、 樣品的制備, 包括稱量、容量、溶劑、試劑、pH 值、時間、溫度等。

         、 比色皿的性能等。

          由此可知, 光度準確度或吸光度誤差AA ( 或ΔA) 是一個綜合性的技術指標。要使用紫外可見分光光度計測得準確可靠的數據, 必須注重上述幾個方面的影響。否則, 不可能得到準確可靠的數據。特別應該指出的是, 在給出吸光度誤差AA (或ΔA) , 同時也給出透射比誤差TA ( 或ΔT) 時, 二者不能相互矛盾。

          三、光度準確度的標準測試方法

          用于紫外可見分光光度計的光度準確度測試的材料, 應該是純度高、穩定性好的物質。這些物質中最主要的是鉻酸鉀( K2 CrO4 , 一般在堿性溶液中)、重鉻酸鉀( K2 Cr2 O7 , 一般在酸性溶液中) 、硝酸鉀、中性濾光片等。在堿性溶液中的鉻酸鉀是一種好材料, 但是因為含有堿性, 不能儲藏在普通玻璃容器中, 而需要儲藏在石英器皿中, 硝酸鉀本身不大穩定。這些都限制了它們的使用。因此, 最好選擇易于純化又溶于酸性介質中的物質, 并且它們的稀溶液也是很穩定的。因此, 重鉻酸鉀的0. 005mol/ L H2 SO4 溶液經常被使用。

          紫外可見分光光度計的光度準確度測試方法, 目前國內外各生產廠家作法不一, 其主要原因是各國的國家標準不同; 如美國國家標準規定: “選擇合適的標準參比材料, 在規定的波長處, 連續測10 個吸光度或透射比讀數, 取10個讀數的平均值, 實際吸光度或透射比與觀測值的平均值之差, 即為光度準確度”

          美國NBS 規定, 在可見區用930 標準片來測定光度準確度, 其標準透射比值分別為10%、20%、30%的中性玻璃濾光片。規定還指出也可用NBS 的931 , 它是一種溶液。而在紫外區內, 則規定用NBS 的203 來測定光度準確度; 它是一種標準透射比值分別為90%、30%、10% 熔融石英濾光片。此外,美國標準還規定在紫外區內, 用戶還可以自己配置高純度的化合物溶液來測定光度準確度。為此, 美國NBS 已發布了鉻酸鉀(K2 CrO4 )、重鉻酸鉀( K2 Cr2 O7 )等標準物質可供選用。

          我國在1992 年制訂的紫外可見分光光度計國家標準中規定, 用重鉻酸鉀溶液來測試紫外區的光度準確度, 并明確指出了測試波長。在可見光區規定可用中性濾光片來檢測光度準確度, 其標準片的透射比值分別為10%、20%、40%左右; 同時還規定在紫外可見整個區間, 都可用中性濾光片來檢測光度準確度, 其標準片的透射比值也分別為10%、20%、40%左右。



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