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    紫外可見分光光度計基線平直度的研究
    點擊次數(shù):4077 更新時間:2013-08-07 打印本頁面 返回

    紫外可見分光光度計基線平直度的研究

    李昌厚

    (中國科學(xué)院上海生物工程研究中心  上海  200233)

    摘要 本文論述了紫外可見分光光度計(UV-VIS)基線平直度(BF)的重要性;指出了目前上在UV-VIS的BF的測定方法上的一些錯誤作法;討論了影響UV-VIS的BF的主要因素。本文可供UV-VIS的研究者、制造者和使用者們參考。

    0 前言
    BF是表征UV-VIS各個波長上噪聲(N)的技術(shù)指標(biāo)[1]。而N又是UV-VISzui重要的技術(shù)指標(biāo)之一[2]。他決定UV-VIS的分析檢測下限或靈敏度,是廣大用戶非常注重的技術(shù)指標(biāo)之一。因此,BF是UV-VIS非常重要的技術(shù)指標(biāo)。本文京對UV-VIS的BF作一簡單論述;并對有關(guān)問題進(jìn)行討論。本文可供有關(guān)科技工作者們參考。

    1 BF的重要性
    因UV-VIS的N,會直接影響儀器的信噪比(S/N)。所以,N是限制UV-VIS分析檢測下限的主要因素[3];目前,上UV-VIS的生產(chǎn)廠商,一般都給出儀器在500nm處的N(稱之為整機的N);其測試條件為:波長500nm\SBW 2nm\0 Abs、開機后預(yù)熱半小時,時間掃描一小時,取其中任意10分鐘峰-峰值的zui大作為N。而UV-VIS的使用者往往要在不同的波長上使用。所以,只給出500nm處的整機N,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足使用者的要求。因此,提出了BF的概念;UV-VIS的BF被定義為在全波段內(nèi)每個波長上的使用靈敏度和整機的使用范圍。它是用戶zui關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)之一。所以,BF在UV-VIS中顯得特別重要,一切UV-VIS的設(shè)計者、生產(chǎn)者和使用者都不能忽視BF這個指標(biāo)。

    2 BF的測試方式
    任何分析儀器,在講它的技術(shù)指標(biāo)時,都必須首先講這個指標(biāo)的測試方法。否則,毫無意義。目前,上對UV-VIS的BF的測試方法,一般是在SBW-2nm、0 Abs的條件下,從長波長向短波長對儀器進(jìn)行全波長慢速(或中速)掃描。而后,在全波長范圍內(nèi),找出N的峰-峰(P-P)值中zui大的一點,作為改儀器的BF。這種測試方法是正確的。但是,目前,上有許多科技工作者都不注意這個問題;如:日本島津的UV-2401PC,給出的儀器波長范圍是
    190-900nm,BF為±0.001 Abs;但是筆者發(fā)現(xiàn):UV-2401 PC的BF只能在200-800nm內(nèi)才能保證為±0.001 Abs。這就意味著UV-2401 PC能保證BF為±0.001Abs的使用波長范圍只能是200-800nm。這種給BF的方法是不對的。它既偏離了BF的定義,又會誤導(dǎo)使用者。特別值得注意的是,還有的公司把BF和N混為一談。如日本的日立公司,他們在U-1500、U-2001、U-2010等UV-UIS中[4],給出了U-2001、U-2010的“基線漂移為±0.002 Ab(200-950nm)、U-1500的基線漂移為N/A”;顯然,這里的“基線漂移”,是指的BF。而U-1500、U-2001、U-2010的波長范圍為190-1100nm,因此,這種只給出200-950nm的BF是不符合BF定義的。尤其,在U-1500中,給出的基線漂移為N/A,這種給法更是莫名其妙!另外,日立公司又給出了U-1500的“基線穩(wěn)定性為0.001 Abs/小時;U-2001、U-2010的基線穩(wěn)定性為0.0003 Abs/小時(500nm處)”。但均未給出BF。很顯然,日立公司的這些儀器的設(shè)計者,既未搞清穩(wěn)定性的概念,又把BF和N混為一談了。
    筆者發(fā)現(xiàn)目前上,除美國的P-E等少數(shù)公
    司以外,在BF這個指標(biāo)上類似日本島津和日立作法的廠商非常多。
    中國亦如此,因此,這個問題很值得*的有關(guān)科技工作者們高度
    重視。
    在BF的表示方法和測試方法上產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因,
    主要有三個:
    1)不懂得BF的重要性,與N的區(qū)別;
    2)既未搞清BF的物理概念,又未去認(rèn)真研究。
    3)為了商業(yè)上的需要;如不這樣寫,會影響銷售。

    3 影響B(tài)F的主要因素
    3.1 濾光片或光學(xué)元件上有灰塵,會產(chǎn)生散射而引起N;使BF變差;
    3.2 濾光片未安裝好,而不同波段采用不同的濾光片;所以,濾光片切換時會產(chǎn)生N,使BF變差;
    3.3 光源(氘燈、鎢燈)切換時產(chǎn)生N,此N一般在340-360nm左右出現(xiàn),從而使BF變差;
    3.4 F測試時掃描速度太快,也會影響B(tài)F;使BF變差;筆者對北京普析通用的TU-1901的BF進(jìn)行了測試,發(fā)現(xiàn):慢速掃描時,BF為±0.0005 Abs,中速掃描時,BF為±0.0014 Abs,快速掃描時,BF為±0.0035 Abs;
    3.5 電學(xué)方面的N太大,特別是放大器和光電轉(zhuǎn)換元件的N,會使BF變差;
    3.6 光學(xué)部分未調(diào)整好,會使信號減小,信噪比(S/N)變小,使BF變差;
    3.7 環(huán)境因素(如振動、電磁場干擾、電壓不穩(wěn)等)影響,使BF變差。

    4 討論

    4.1 BF與整機N的主要區(qū)別
    BF和整機N二者有根本的區(qū)別:
    1)物理概念不同:
    BF:儀器全波段內(nèi)每個波長上的N;與濾光片切換和光源切換有關(guān);
    N:儀器在500nm波長上的N;與濾光片切換和光源切換無關(guān);
    2)測試時儀器狀態(tài)不同:
    BF:儀器處在運動狀態(tài),儀器的波長始終在變化;
    N:儀器處在靜止?fàn)顟B(tài);儀器的波長始終不變;
    3)測試波長位置不同:
    BF:測試儀器的全波長范圍內(nèi)每個波長的N;
    N:測試儀器固定在500nm處的N;
    4)掃描方式不同:
    BF:波長掃描方式;
    N:時間掃描方式;
    5)影響因素不同:
    BF:如(“3”所述);
    N:主要是電子學(xué)部分的元器件引起(特別是放大器和光電轉(zhuǎn)換元件),也包含少量的光N;
    6)對使用的影響不同:
    BF:限制儀器實際可使用的波長范圍、影響儀器各個波長的檢測下限;
    N:只影響儀器500nm處的檢測下限;主要作為比較儀器的依據(jù)之一,但也能據(jù)此粗略看出儀器性能好壞。
    目前,國外儀器的的BF為±0.001 Abs(如Lambda 900[5]、Cary 500[6]等);中國儀器的的BF為±0.001 Abs(如TU-1901[7]等)國外儀器的的N為±0.0002 Abs(如Lambda900[5]、Cary500[6]等);中國儀器的的N為±0.00035 Abs(如TU-1901[7]等);

    4.2BF與漂移(SD)的主要區(qū)別:
    1)物理概念不同:
    BF:全波長范圍內(nèi),各個波長上的N;與濾光片和光源切換有關(guān);
    SD:與時間有關(guān)的光度值的變化量,主要影響因素是儀器的電子學(xué)部分;
    2)測試條件不同:
    BF:在0 Abs、SBW=2nm的條件下,進(jìn)行全波長慢速掃描;
    SD:在0 Abs、SBW=2mm、波長固定為500nm的條件下,進(jìn)行時間慢速或中速掃描;
    3)影響的因素不同:
    BF:影響B(tài)F的因素有七個(見“3”)。
    SD:影響SD的主要因素是UV-VIS的電子學(xué)系統(tǒng)(主要是電源)和環(huán)境(電磁場、溫度、濕度等)。

    4.3 目前國內(nèi)外科技工作者對BP的認(rèn)識、運用方面的主要錯誤傾向
    國內(nèi)外的許多科技工作者,對UV-VIS的BF的重要性尚未引起足夠重視;在BF的運用方面還存在許多錯誤;其具體表現(xiàn)如下:
    1)不給BF:國內(nèi)外許多UV-VIS的制造商,根本不給出UV-VIS儀器的BF;
    2)許多制造商,在給出UV-VIS的BF時,千篇一律的寫成±0.001 Abs;如Lambda9、2401PC、2501PC[8]、Cary50和中國許多儀器等;
    3)不給全波長范圍內(nèi)的BF;如許多儀器給出的波長范圍為190—1100nm,但給出的BF的波長范圍為210-800nm。
    以上三種作法都是不對的,其理由是:
    1)如果不給BF,使用者將不知自己所使用的波長上
    的N,因此,所使用的波長處的檢測下限是未知的。
    2)并非UV-VIS的BF都是±0001 Abs;如北京普析通用儀器公司的所有TU-1901給出的BF均為±0.001 Abs,但筆者對它進(jìn)行過多次實際測試,結(jié)果并不都是±0.001 Abs:*次實測結(jié)果為±0.0005 Abs;第二次是±00008 Abs,實測另外三臺,結(jié)果分別為:±00008 Abs、±00005 Abs、±00007 Abs;該公司的TU-1221給出的BF也為±0001 Abs,但其實測BF可達(dá)±0.0008 Abs(中國環(huán)境監(jiān)測總站1997年10月實測[9])。
    而國內(nèi)XX廠給出的UV-VIS的BF為±0.001 Abs,筆者實測為±0.004 Abs相差4倍。
    3)至于不給全波長范圍內(nèi)的BF,筆者認(rèn)為更是不對的;因為:*、未搞清BF的概念或定義;第二,不能保證UV-VIS的使用范圍,可以說是虛指標(biāo)。第三,會誤導(dǎo)使用者;使使用者誤認(rèn)為制造廠給的BF就是指的全波長范圍內(nèi)的BF;但這種現(xiàn)象比較普遍,中國、外國都有。所以,用戶要特別對此引起高度重視。

    4.4 如何保證或提高UV-VIS的BF
    1)設(shè)計者:要從理論上搞清BF的概念、要把BF與N真正區(qū)分開來;并在設(shè)計時要嚴(yán)格控制影響B(tài)F的因素;2)生產(chǎn)者:要重視BF對整機的影響。生產(chǎn)中要重視對BF的測試和質(zhì)量控制;要研究BF的測試方法,保證科學(xué)、準(zhǔn)確的測出BF!并要在說明書中明確給出整個波段范圍內(nèi)的BF;不能給出模棱兩可的指標(biāo)。
    3)使用者:要重視BF對分析測試結(jié)果的影響,要重視對BF的檢查,要經(jīng)常測試BF;一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時解決。

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