紫外可見分光光度計檢定中的誤差分析與控制

【摘要】本文結合JJG 178—2007《紫外、可見、近紅外分光光度計》檢定規程，簡單分析了紫外可見分光光度計檢定項目，闡述了紫外可見分光光度計檢定中的主要誤差來源，進一步分析了誤差產生的原因，針對各種誤差來源提出了相應的控制方法，以保證紫外可見分光光度計檢定的準確性。

【關鍵詞】紫外可見分光光度計；檢定；誤差分析

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.066

Error Analysis and Control in Calibration of UV-Visible Spectrophotometers

YAN Zixiang

（Guilin Institute of Metrology and Testing， Guilin 541004， China）

Abstract： This article combines the verification procedures of JJG 178—2007 Ultraviolet，Visible，Near-Infrared Spectrophotometers to analyze the calibration items of ultraviolet-visible spectrophotometers. It elucidates the main sources of errors in the calibration of ultraviolet-visible spectrophotometers and further analyzes the causes of these errors. Corresponding control methods are proposed for various error sources to ensure the accuracy of the calibration of ultraviolet-visible spectrophotometers.

Keywords： UV-visible spectrophotometers； verification； error analysis

紫外可見分光光度計作為一種重要的分析儀器，廣泛用于定量分析、溶液濃度測量等工作中。然而，隨著使用時間的增長，儀器可能會出現各種故障，因此需要專業人員對其進行檢定。本文結合JJG 178—2007《紫外、可見、近紅外分光光度計》檢定規程，將針對紫外可見分光光度計檢定過程中產生誤差的原因進行詳細分析，并提出相應的處理方法。

1.1雜散光的檢定

雜散光是指遠離吸收光的其他波長的入射光。雜散光進入檢測系統會影響儀器測量的準確性。這種誤差源可由多種因素引起，包括光學元件老化、不清潔、錯位、損壞，以及機械光敏部位密封不嚴等。其中，在進行樣品測量時，檢定人員常常要進行背景扣除以消除背景中可能存在的雜散光的影響，或者使用不含吸收性物質的空白樣品進行測量，以檢測是否存在與雜散光相關的背景信號，這樣的信號應該接近于零。另外，檢定人員還可以通過光譜分析軟件分析測量數據，尤其是在感興趣波長以外的區域。在這些區域，雜散光可能引入了不必要的信號?；诠庾V數據，計算雜散光在感興趣波長范圍內的占比，如果雜散光在紫外可見分光中所占的比例為0.9%，則這部分雜散光可能導致近似0.9%的檢測誤差。

1.2透射比示值誤差的檢定

透射比是紫外可見分光光度計中用來表示樣品溶液透射光線強度的相對值，與樣品的吸光度之間存在著A=lgT的關系，其中A表示吸光度，T表示透射比。透射比的準確性對于分光光度計的測量結果具有重要影響，因為透射比誤差會直接導致吸光度的測量誤差。由于A=lgT，即使透射比的誤差很小，也會在吸光度中產生顯著的偏移。同時，透射比與吸光度直接相關，因而透射比誤差會導致測量結果在定量分析中的偏移，從而影響分析結果的準確性。

1.3波長示值誤差的檢定

波長示值誤差是指標準值與實測平均值之間的差值，以各波段對應的波長示值誤差的最大值為準。在波長示值誤差的檢定中，檢定規程規定要對9種物質進行檢驗。在日常的檢定過程中，為了攜帶、保存和使用的方便，檢定人員一般選用氧化鈥濾光片和鐠釹濾光片。氧化鈥濾光片在波長吸收峰上比較完整，而鐠釹濾光片在波長小于400 nm時沒有吸收峰，并且不會出現尖銳的吸收峰。因此，在檢定時檢定人員需要將這兩種材料的特性結合起來。在具體的檢定中，氧化鈥濾光器適合200～700 nm的波長，而對于700～900 nm的波長，一般都使用鐠釹濾光器。在校準前，檢定人員首先要對各波長進行調整，將各波長分別設定為零度與滿度，再將參考物質置于樣品光路上，對參考物質在相同波長上進行分步傳輸，從而得到對應的波段。

2.1檢定環境

在紫外可見分光光度計的檢定過程中，檢定環境是一個至關重要的因素，其直接影響著檢定結果的精確程度和可靠性。光照條件對于光度計的測量結果至關重要。光照不穩定或強光直接照射會導致檢定結果產生明顯的偏差。為了減少這種影響，檢定人員在檢定時可以使用遮光罩或遮擋物來防止強光直接照射到樣品或光度計上，從而降低雜散光產生的概率，確保檢定結果的準確性?；覊m和污染物可能會附著在光學元件上，如濾光片和檢測器，從而影響光的透過性和吸光度測量。在灰塵較大的環境下，檢定人員應該采取措施保持光學元件的清潔，定期檢查并清理可能的污染物，以避免產生大的誤差。

2.2檢定方式

檢定方式主要包括樣品的處理、測量參數的選擇，以及測量過程的準確性等方面。不正確的檢定方式可能導致檢定誤差的產生。樣品的準備和處理在光度計檢定中非常重要，不適當的樣品處理可能導致吸光度的測量出現誤差。例如，樣品的溶解度、穩定性和透明度可能會影響其在光度計中的測量；樣品制備過程中的誤差，如容量的準確性、混合的均勻性等，也可能對測量結果產生影響。

在紫外可見分光光度計檢定中，選擇適當的測量參數（如光路、波長、積分時間等）是至關重要的，錯誤的參數選擇可能導致測量結果的不準確。例如，選擇不正確的波長會導致只在樣品吸收峰的附近進行測量，而忽略其他波長區域的吸光度變化。光程差是光在樣品中傳播的路徑長度，它對于吸光度測量至關重要。不同的樣品可能需要不同的光程差來獲得準確的吸光度值，如果光程差不能被準確控制或校正，會引起測量誤差。

在進行吸光度測量時，檢定人員通常會進行基線校準，即在沒有樣品的情況下記錄光強度?；€校準不準確可能導致吸光度測量結果產生偏差。適當的基線校準可以消除儀器的系統性誤差。光度計需要定期進行校準和校正，以確保測量結果的準確性，如果儀器校準不正確或不及時，將會導致吸光度的值產生偏移。

2.3操作技術

不同的檢定人員在操作習慣、技術水平以及操作細節上的差異都可能導致檢定誤差的產生。操作一致性是確保不同檢定人員在相同條件下獲得相似結果的關鍵。例如，波長檢測時，檢定人員可能會因為自己的習慣或視角產生微小的差異，導致在相同狀態下獲得不同類型的數據讀取模式。為了減小這種影響，可以在操作規范中明確規定操作步驟和要求，確保所有檢定人員遵循相同的操作方式。推拉式紫外可見分光光度計可以減少人為操作的差異，自動化的操作過程可以提高操作的準確性和一致性，減少人為誤差的產生。數字化儀器還可以記錄操作參數和結果，以便后續分析和校準。同時，定期對儀器進行標定和驗證可以確保操作技術的準確性。標定可以消除系統性誤差，驗證可以檢查操作的一致性和準確性，定期的標定和驗證可以及時發現并糾正操作技術方面的問題。

2.4設備預熱

預熱的主要目的是為了確保光度計的內部結構和系統能夠達到穩定狀態，以提供可靠且一致的測量結果。光度計的內部元件和電子元件在工作過程中需要達到穩定狀態，以獲得準確的測量結果，預熱可以幫助這些元件達到穩定狀態，使它們的性能不受溫度和其他因素的影響。在光度計中，光線敏感的電子元件（如光電二極管或光電倍增管）負責將光信號轉化為電信號。元件的靈敏度受環境因素影響，而預熱可以確保它們在穩定狀態下工作，從而使電信號輸出更加一致。經過充分預熱的光度計可以提供穩定、可靠的數據，從而減小測量的不確定性。穩定的數據對于科學研究、質量控制和其他領域的準確測量都是至關重要的。

3.1熟悉并掌握檢定規程

檢定規程提對儀器性能和操作提出了詳細要求，根據這些要求進行操作可以確保檢定的準確性。檢定人員需要全面了解紫外可見分光光度計的檢定規程，明確各項要求、標準和指標。

3.2熟練掌握操作方法

在檢定過程中，各項技術指標的操作方法非常重要，檢定人員需要掌握如何準確、穩定地進行波長選擇、光強調節、樣品安裝等操作，最大程度地減小人為誤差，確保測量的可靠性。

3.3明確檢定目標和要求

在進行檢定時，檢定人員要明確檢定的目標和要求，了解需要測量的參數、范圍和精度要求。這可以幫助檢定人員選擇合適的操作方法，并確保測量結果符合預期。

3.4確保儀器正確安裝

紫外可見分光光度計的安裝和使用對于檢定結果的準確性至關重要，檢定人員要確保儀器被正確安裝，光路系統內部元件的位置準確，以避免由于結構誤差引起的檢定誤差。

3.5做好儀器保管工作

在儀器的保管環節，檢定人員要定期檢查和維護儀器，確保儀器處于良好狀態，使光路無阻塞，波長調整準確，避免因儀器自身問題引起的誤差。

3.6定期維護和保養

為了保持儀器的工作狀態正常，儀器需要被定期維護和保養，包括光斑測試、波長調整、儀器清潔等步驟，以確保儀器性能的穩定和一致。

3.7改善檢定環境

儀器的使用環境也會影響檢定結果的準確性，在檢定時應確保儀器放置在無電磁輻射、無振動，溫濕度適宜的環境中，這樣可以保證儀器性能的穩定。在進行檢定之前，檢定人員應對使用環境進行充分分析，包括溫度、濕度、電磁輻射、振動等因素，如果環境因素不適宜測量，應考慮調整檢定方案或采取必要的環境控制措施，以確保測量的可靠性。

3.8落實定期送檢制度

濾光片作為紫外可見分光光度計的核心元件之一，其性能對于測量結果的準確性至關重要。落實定期送檢制度意味著定期將濾光片送往可靠的實驗室或認證機構進行校驗，以確保其定值和性能的精確性。這可以為后續的檢定提供可靠的保障。在檢定中，如果濾光片的穩定性不足以滿足檢定要求，可能會導致出現測量誤差。如果發現濾光片的性能不穩定時，需要考慮進行更換，以確保測量的準確性。在儀器實施檢定時，需要結合濾光片的標注對濾光片入射面進行科學選擇，濾光片的性能可能會因其入射面的選擇而產生差異，正確的選擇可以避免由于入射面不一致引起的測量誤差。

紫外可見分光光度計在現代科學研究和工業生產中扮演著不可或缺的角色。然而，隨著使用時間的增長和操作的復雜性，儀器可能會出現各種故障，影響其性能和測量準確性。因此，對于紫外可見分光光度計故障的分析與處理是一項至關重要的工作。正確認識和應對故障，不僅有助于保護儀器，還有助于科研工作的順利開展。

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【作者簡介】

嚴子翔，男，1985年出生，助理工程師，研究方向為理化類計量器具的檢定、校準。

（編輯：李加鵬）