基线平直度.doc

一、基线平直度的重要性(对分析测试误差的影响) 如第四节所述, 紫外可见分光光度计的光度噪声直接影响仪器的信噪比,它是限制分析检测浓度下限的主要因素。目前, 各国紫外可见分光光度计的生产厂商, 给出的整机光度噪声都是指仪器在500nm 处的光度噪声( 称之为整机的光度噪声) , 主要用于比较不同仪器的优劣。而紫外可见分光光度计的使用者往往要在不同波长上使用, 特别要在紫外区使用。所以, 只给出500 nm处的整机光度噪声, 不能满足使用者的要求。因此, 提出了基线平直度的概念。紫外可见分光光度计的基线平直度是指每个波长上的光度噪声, 它是用户最关心的技术指标之一。它是紫外可见分光光度计各个波长上主要分析误差的来源之一。它决定紫外可见分光光度计在各个波长下的分析检测浓度的下限。但是很可惜, 目前很多仪器制造者、使用者都还没有认识到或还没有重视基线平直度这个技术指标。二、基线平直度的测试方法 目前, 国际上对紫外可见分光光度计的基线平直度的测试方法一般是冷态开机, 预热0. 5h 后, 试样和参比比色皿都为空气, 光谱带宽SBW = 2 nm, 吸光度值为0Ab s , 从长波向短波方向对仪器进行全波长慢速( 或中速) 扫描。而后, 在全波长范围内, 找出峰-峰( P-P) 值中最大的一点, 作为该仪器的基线平直度。但是目前, 国际上有许多科技工作者不注意这个问题。如日本某紫外可见分光光度计, 给出的仪器波长范围是190900nm , 给出的基线平直度BF 为0. 001Abs。但是笔者经测试后发现该仪器的基线平直度只能在200800nm 内才能保证为 0. 001Abs。这就意味着该仪器能保证基线平直度为0. 001Abs的使用波长范围只能是200800nm, 这种给基线平直度的方法是不对的。它既偏离了基线平直度的定义(每个波长上的噪声) , 又会误导使用者, 认为该仪器在190900nm 都能达到光度噪声为0. 001Abs。特别值得注意的是, 还有的公司把基线平直度和基线漂移混为一谈。如国外的某公司,对某紫外可见分光光度计给出了“ 基线漂移为 0. 002Abs ( 200 950nm)”和“ 基线漂移为N/ A” 的技术指标。显然, 这里的“ 基线漂移” 指的是基线平直度。而该仪器的波长范围为190 1100 nm, 但对波长范围为190 1100 nm 的仪器, 只给出200950nm 的基线平直度是不合理的。尤其对某仪器给出的“ 基线漂移为N/ A”, 这种给法更是莫名其妙。另外, 该公司又给出了某紫外可见分光光度计仪器的“ 基线稳定性为0. 001Ab s/ h”, 但未给出基线平直度。很显然, 该公司既未搞清稳定性的含义, 又把基线平直度和500 nm处的光度噪声混为一谈了。目前除美国的P-E 等少数公司以外, 在基线平直度这个关键技术指标上, 类似上述某公司做法的厂商为数不少。 产生上述现象的主要原因是不懂得基线平直度的重要性及其物理概念和含义, 或者为了商业上的需要, 如不这样写, 怕影响销售。三、影响基线平直度的主要因素 (1 ) 滤光片或光学元件上有灰尘此时会产生散射, 从而引起基线平直度变坏。 (2 ) 滤光片未安装好用于不同波段不同的滤光片切换时会产生噪声, 使基线平直度变坏。 (3 ) 光源( 氘灯、钨灯) 切换时产生噪声一 般在340 360nm 左右出现, 从而使基线平直度变坏。 (4 ) 基线平直度测试时扫描速度太快也会使基线平直度变坏。作者对北京普析通用公司生产的TU-1901 紫外可见分光光度计(编号: 01-192-06-050)的基线平直度进行了测试, 发现慢速扫描时基线平直度为0. 0005Abs , 中速和快速扫描时, 基线平直度分别为0. 0014Abs 和0. 0035Abs。所以, 国际上约定, 测试紫外可见分光光度计的基线平直度时, 扫描速度都用慢速。 (5 ) 电子学方面的噪声过大也会直接影响基线平直度, 特别是放大器和光电转换元件的噪声, 对基线平直度的影响更大。 (6 ) 光学部分未调整好特别是单色器的光路未调整好, 会使信号减小,信噪比变小, 使基线平直度变坏。 (7 ) 环境因素包括振动、电场、磁场干扰、电压不稳等, 都会使基线平直度变坏。四、正确认识及使用基线平直度( 一) 基线平直度与整机的光度噪声的主要区别 1. 物理概念不同基线平直度: 是指紫外可见分光光度计仪器全波段内每个波长上的噪声,与滤光片切换和光源切换有关。光度噪声: 是指紫外可见分光光度计仪器在500nm 波长上的噪声, 与滤光片切换和光源切换无关。 2. 测试时仪器状态不同 基线平直度: 仪器处在运动状态, 仪器的波长始终在变化。 光度噪声: 仪器处在静止状态, 仪器的波长始终不变。3. 测试波长位置不同 基线平直度: 测试仪器的全波长范围内每个波长的噪声。 光度噪声: 测试仪器固定在500nm 处时的噪声。4. 测试时扫描方式不同 基线平直度: 测试时用波长扫描方式。 光度噪声: 测试时用时间扫描方式。5. 影响因素不同 基线平直度: 如“ 三” 所述。 光度噪声: 主要是电子学的元器件引起( 特别是放大器和光电转换元件) , 也包含少量的光噪声。6. 对分析测试误差的影响不同 基线平直度: 限制仪器实际可使用的波长范围、影响仪器波长范围内的检测下限, 在低浓度测试时是主要分析误差的来源。 光度噪声: 只影响仪器500nm 处的检测下限, 主要作为比较仪器好坏的依据之一, 由此能粗略看出仪器性能好坏。 目前, 国外高档紫外可见分光光度计仪器的最好基线平直度为0. 001Abs(如P-E 公司的Lambda900 等) ; 我国高档紫外可见分光光度计仪器的最好基线平直度为0. 001Abs (如TU-1901、北京第二光学仪器厂的U-2100 等)。目前,国外高档紫外可见分光光度计仪器的最小整机噪声为0. 0002Abs (如Varian 公司的Cary6000 等) ; 我国高档紫外可见分光光度计仪器的最小整机噪声为0. 0004Abs (如TU-1900/ 1901 等)。( 二) 基线平直度与基线漂移的主要区别1. 物理概念不同 基线平直度: 全波长范围内, 各个波长上的噪声, 与滤光片和光源切换有关。 基线漂移: 与时间有关的光度值的变化量, 主要影响因素是仪器的电子学 部分和仪器周围的环境。2. 测试条件不同 基线平直度: 在0Ab s、SBW = 2nm 的条件下, 进行全波长慢速扫描。 基线漂移: 在0Ab s、SBW = 2nm、波长固定为500nm 的条件下, 仪器冷态开机( 关机2h 后开机) , 预热2h 后, 进行时间扫描1h。取这1 h 内最大最小值之差, 即为基线漂移。3. 影响的因素不同 基线平直度: 影响基线平直度的因素有七个( 见“ 三”) 。 基线漂移: 影响基线漂移的主要因素是仪器的电子学系统( 主要是电源)和环境( 电磁场、温度、湿度等)。( 三) 常见错误 国内外的许多科技工作者, 对紫外可见分光光度计的基线平直度的重要性尚未引起足够重视, 在基线平直度的运用方面还有许多错误。其具体表现如下:1. 制造商不给基线平直度 国内外许多紫外可见分光光度计的制造商, 根本不给出仪器的基线平直度。2. 盲目给基线平直度 国内外许多制造商, 在给出紫外可见分光光度计的基线平直度时, 千篇一律的写成0. 001Abs。3. 给出错误的基线平直度 基线平直度应该是全波长范围内每个波长上的噪声。但许多制造厂不给出仪器全波长范围内的基线平直度, 如许多仪器给出的波长范围为190 1100 nm 或190900nm, 但给出的基线平直度, 只能适合波长范围为220 950nm 或210800 nm。这是因为光源、光电转换器的原因所致。 以上三种作法都是不对的。其理由是: 如果不给基线平直度, 使用者将不知自己所使用的波长上的噪声或灵敏度, 不便选择仪器条件。因此, 不易得到最佳分析结果。 并非高档紫外可见分光光度计的基线平直度都是0. 001Abs , 如我国北京普析通用仪器公司的TU-1901 , 他们对所有TU-1901 给出的基线平直度都为0. 001Abs , 但作者进行过多次实际测试, 结果并不是0. 001Abs。第一次是2000 年5 月, 实测结果为0. 0005Abs (仪器编号: 00-124-05-021 ) ; 第二次是2001 年9 月, 实测三台, 结果分别为: 0. 0008Abs (仪器编号: 01-192-06-051 )、0. 0005Abs ( 仪器编号: 01-192-06-050 )、 0. 0007Ab s ( 仪器编号: 01-192-06-054 )。北京普析通用仪器公司的T U-1221 给出的基线平直度也为 0. 001Abs , 但其实测结果可达 0. 0008Abs ( 中国环境监测总站1997 年10 月实测)。而国内某厂给出的高档紫外可见分光光度计的基线平直度为0. 001Abs , 作者实测为0. 004Abs , 相差4 倍。 至于不给全波长范围内的基线平直度, 作者认为更是不对的。因为: 第一、未搞清基线平直度的概念或定义。第二, 不能保证该紫外可见分光光度计的波长使用范围, 可以说是虚指标。第三, 会误导使用者, 使使用者误认为制造厂给的基线平直度就是指的全波长范围内的基线平直度。但这种现象比较普遍, 我国、外国都有。所以, 用户要特别对此引起高度重视。( 四) 如何保证或提高仪器的基线平直度指标1. 设计者 要从理论上搞清基线平直度的概念、要把基线平直度与整机的光度噪