雜散光是紫外可見分光光度計(jì)非常重要的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。它是紫外可見分光光度計(jì)分析誤差的主要來源, 它直接限制被分析測試樣品濃度的上限。當(dāng)一臺(tái)紫外可見分光光度計(jì)的雜散光一定時(shí), 被分析的試樣濃度越大, 其分析誤差就越大。astm 認(rèn)為: “雜散光可能是光譜測量中主要誤差的來源。尤其對高濃度的分析測試時(shí), 雜散光更加重要”。有文獻(xiàn)報(bào)道, 在紫外可見光區(qū)的吸收光譜分析中, 若儀器有1%的雜散光, 則對2. 0a 的樣品測試時(shí), 會(huì)引起2%的分析誤差。
一、雜散光的重要性
雜散光是紫外可見分光光度計(jì)非常重要的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。它是紫外可見分光光度計(jì)分析誤差的主要來源, 它直接限制被分析測試樣品濃度的上限。當(dāng)一臺(tái)紫外可見分光光度計(jì)的雜散光一定時(shí), 被分析的試樣濃度越大, 其分析誤差就越大。astm 認(rèn)為: “雜散光可能是光譜測量中主要誤差的來源。尤其對高濃度的分析測試時(shí), 雜散光更加重要”。有文獻(xiàn)報(bào)道, 在紫外可見光區(qū)的吸收光譜分析中, 若儀器有1%的雜散光, 則對2. 0a 的樣品測試時(shí), 會(huì)引起2%的分析誤差時(shí), 說明儀器中有這種雜散光存在。但必須注意, 當(dāng)儀器存在零點(diǎn)誤差時(shí), 有可能造成混淆。如果在不透明的樣品上涂上白色, 則可增加樣品本身反射和散射的效果, 可以提高測量靈敏度。第二種形式是指測試波長以外的、偏離正常光路而到達(dá)光電轉(zhuǎn)換器的光線。它通常是由光學(xué)系統(tǒng)的某些缺陷所引起的。如光學(xué)元件的表面被擦傷、儀器的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不好、機(jī)械零部件加工不良, 使光路位置錯(cuò)移等。
目前,上許多紫外可見分光光度計(jì)的雜散光都在0. 01% 以下。從使用者角度講, 過低的雜散光是沒有必要的, 但可惜的是, 我國的紫外可見分光光度計(jì)中, 還只有北京普析通用公司一家的tu-1901 的雜散光為0. 01% 。其余廠商生產(chǎn)的紫外可見分光光度計(jì), 雜散光都在0. 01% 以上。所以, 我國的紫外可見分光光度計(jì)要趕超先進(jìn)水平還需繼續(xù)努力。雜散光對分析測試結(jié)果的誤差影響是隨著吸光度值增大而增大的。因此,吸光度值越大, 對誤差的影響也越大
*, 紫外可見分光光度計(jì)在制藥行業(yè)中使用較多。并且各國的藥典都明確要求許多藥品一定要用紫外可見分光光度計(jì)來分析測試。我國的藥典規(guī)定對人用藥品的檢測時(shí), 許多藥品的相對測試誤差都不能超過1%。如假設(shè)使用的紫外可見分光光度計(jì)的雜散光為0. 5% , 將很快從圖4-5 和表4-1 查到,該儀器測量的吸光度上限多只能是0. 5bs。如果被檢測藥品的吸光度大于0. 5bs , 若為0. 8ab s , 則測量誤差就大于1% , 達(dá)到1. 42% , 就不符合我國藥典規(guī)定的相對誤差為1%的要求, 即不合格。由此可見, 不管是制造者還是使用者, 都必須高度重視對儀器雜散光的控制和選擇。
目前, 我國生產(chǎn)的紫外可見分光光度計(jì), 普遍存在雜散光大的問題, 除北京普析通用公司的tu-1900、tu-1901 紫外可見分光光度計(jì)的雜散光優(yōu)于0. 01% , 上海分析儀器總廠、北京第二光學(xué)儀器廠的個(gè)別儀器的雜散光能達(dá)到0. 05%左右外, 其他二十多家紫外可見分光光度計(jì)的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的儀器都未達(dá)到0. 05% 的水平。而且,大多數(shù)紫外可見分光光度計(jì)的雜散光在0. 1% 左右。因此, 應(yīng)努力降低國產(chǎn)紫外可見分光光度計(jì)的雜散光, 以趕超先進(jìn)水平。
二、雜散光的來源
產(chǎn)生雜散光的原因很多, 其主要的原因大致有以下9 個(gè)方面:
① 灰塵沾污光學(xué)元件( 如光柵、棱鏡、透鏡、反射鏡、濾光片等)。
② 光學(xué)元件被損傷, 或光學(xué)元件產(chǎn)生的其他缺陷( 如光柵、透鏡、反射鏡、棱鏡材料中的氣泡等)。
③ 準(zhǔn)直系統(tǒng)內(nèi)部或有關(guān)隔板邊緣的反射。
④ 光學(xué)系統(tǒng)屏蔽不好。
⑤ 熱輻射或熒光引起的二次電子發(fā)射。
⑥ 狹縫的缺陷。
⑦ 光束孔徑不匹配。
⑧ 光學(xué)系統(tǒng)的像差。
⑨ 單色器內(nèi)壁黑化處理不當(dāng)。
以上9 個(gè)方面中, 光柵是雜散光的主要來源。它產(chǎn)生的雜散光占總雜散光的80%以上。
三、雜散光的測試方法和測試材料
( 一) 雜散光的測試方法
目前, 測試雜散光常用的方法是所謂“ 截止濾光法” ( t he cut off filtermethod) 或稱作“ 濾光片法” ( the filte r method) 。主要是采用濾光片或?yàn)V光液來測試紫外可見分光光度計(jì)的雜散光。有時(shí)也采用he-ne 激光器的632. 8nm 來測試雜散光。具體做法是在離632. 8nm±5nm 處進(jìn)行測試, 測出的數(shù)值與632. 8nm 相比就是雜散光。“截止濾光法” 的具體測試方法: 儀器冷態(tài)開機(jī), 預(yù)熱0. 5h , 如用“濾光片法” 測試, 則參比為空氣; 如用濾光液來測試, 則參比為溶劑(若用nai、nano2 水溶液, 則參比為蒸餾水)。設(shè)置儀器的縱坐標(biāo)為% t , 橫坐標(biāo)為波長 nm) , 用濾光液時(shí), 試樣比色皿中裝濾光液, 參比比色皿中裝溶解液, 將波長調(diào)到相應(yīng)的波長上( nai 為220nm、nano2 為340nm) 進(jìn)行測試。
( 二) 雜散光的測試材料
雜散光的測試材料中, 可分為濾光片和濾光液兩種。濾光片又分為帶通濾光液和截止濾光片兩種。濾光液則有很多種, 如丙酮、nai、nabr、kcl(12g/ l) 、nano3 等。美國astn 提出的雜散光測試方法中, 規(guī)定了多種濾光液( 主要用于紫外、可見光區(qū)) 和濾光片( 主要用于紅外區(qū)) 來作為標(biāo)準(zhǔn)濾光材料。并且,astm 方法于1977 年被確定作為美國一種國家標(biāo)準(zhǔn)。w. slavin 等人曾報(bào)道過18 種截止濾光片或?yàn)V光液, 可用來測定各類光譜儀器的紫外、可見、近紅外區(qū)的雜散光。l. cahn 等人曾用vycor (cor ning silica) 來檢測220nm 處的雜散光。richard 等人曾報(bào)道過7 種測試紫外區(qū)不同波段雜散光所采用的濾光液。美國beckman 公司對du-8b 紫外可見分光光度計(jì)的雜散光進(jìn)行測試時(shí),在220nm、340nm、370nm、680 nm 處, 曾經(jīng)都采用過astm 標(biāo)準(zhǔn)方法。日本島津公司對uv-3000 和u-250 紫外可見分光光度計(jì)的雜散光進(jìn)行測試時(shí),在340 nm 處都采用uv-39 截止濾光片, 而在220nm 處測試雜散光時(shí), 都采用nai 濾光液。對uv-365 紫外可見分光光度計(jì)的雜散光進(jìn)行測試時(shí), 在195 nm處采用uv-25 濾光片在340nm 處則用uv-39 截止濾光片。日本日立對150-20 紫外可見分光光度計(jì)的雜散光進(jìn)行測試時(shí), 在340 nm 處用nano2 , 在220nm 處也用nai 濾光液。另外, 也偶見國外個(gè)別廠商采用測量離中心波長50cm - 1 或幾個(gè)納米處的透射光強(qiáng)度與中心波長處透射光強(qiáng)度之比的大小, 來作為衡量光譜儀器雜散光的指標(biāo)。如法國的j. y. 公司, 對t-800 激光拉曼光譜儀的雜散光測試就是這樣進(jìn)行的。
目前, 國內(nèi)已有近30 家企業(yè)在生產(chǎn)紫外可見分光光度計(jì), 但除少數(shù)企業(yè)對220nm、340nm 這兩個(gè)波長處分別用nai 和nano2 來測試雜散光外, 絕大多數(shù)只用nai 來測220nm 這一點(diǎn)的雜散光。這種作法不妥。還是應(yīng)測試220nm 和340nm 兩個(gè)波長的雜散光較好, 因?yàn)? 能量是波長的倒數(shù), 220 nm處波長短, 容易產(chǎn)生雜散光。而340 nm 處是氘燈和鎢燈的換燈處, 也容易產(chǎn)生雜散光。