/上海市计量测试技术研究院

0 引言

紫外可见分光光度计是一种使用最多、覆盖面最广的分析仪器，广泛应用在检验检测领域。紫外可见分光光度计一般由光源系统、分光系统、样品系统、检测系统、处理存储系统五大系统构成。根据分光系统相对样品检测位置的不同，分光光度测量仪器分为前分光式和后分光式[1]两类。

后分光阵列式紫外可见分光光度计最大的优点在于扫描速度快，因为二极管阵列、CCD传感器可以同时记录所有波长下的光谱信息，从而实现快速记录，在市场上的占比也在逐渐增加。

1 前分光技术和后分光技术结构和原理的区别

若光在经过样品检测位置前已经被分光系统分离为单色光的，一般称为前分光，传统扫描型紫外可见分光光度计就是这个工作原理，如图1所示。若光先经过样品检测位置后再经过分光系统被分离成单色光的，称之为后分光，阵列式紫外可见分光光度计就是基于这个原理[2]，如图2所示。

图1 传统扫描型紫外可见分光光度计工作原理

图2 阵列式紫外可见分光光度计工作原理

2 校准过程中的问题

在日常校准工作中，依据JJG 178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计》检定规程[3]对传统扫描型紫外可见分光光度计透射比示值误差进行校准。

但是，依据JJG 178-2007对梅特勒UV-7及安捷伦UV8453等后分光阵列式紫外可见分光光度计的透射比示值误差进行校准时，发现可见区的透射比示值误差往往会低于厂家申明的指标，而紫外区的透射比示值误差却符合厂家申明的指标。课题组通过实验详细探讨了这一问题。

3 实验部分

针对这个问题，采用光谱中性滤光片对梅特勒UV-7的后分光阵列式紫外可见分光光度计做了一系列实验。分别是以空气为参比；以标称值90%透射比光谱中性滤光片为参比；以标称值30%透射比光谱中性滤光片为参比；以标称值为10%和20%透射比光谱中性滤光片作为样品进行校准，计算仪器的透射比示值误差和重复性。

除了以空气为参比的校准是常规校准外，以已知标准值的光谱中性滤光片进行参比实验时，需要将已知透射比的光谱中性滤光片的标准值依据公式进行换算

A=-lgT

式中：A——物质的吸光度；

T——物质的透射比

方法为：1）将所有滤光片透射比标称值换算为吸光度标准值，因为透射比是相对值，而吸光度是绝对值，可以通过加减进行空白扣除；2）将透射比为10%、20%的待测样品的标准值通过A1=A0-Aref进行换算，其中A1为待测样品转换后新的吸光度标准值，A0为待测样品吸光度标准值，Aref为参比吸光度标准值。3）再将新的吸光度标准值换算为新的透射比标准值。

最后进行示值误差和重复性的校准测试，实验数据如表1～3所示。

表1 以空气为参比

表2 以标称值90%左右透射比光谱中性滤光片为参比

表3 以标称值30%左右透射比光谱中性滤光片为参比

4 实验结果分析

从实验结果可以清晰地看出，使用以标称值90%透射比光谱中性滤光片为参比时，仪器的示值误差最小，重复性最好。以空气为参比的次之，以标称值30%透射比光谱中性滤光片为参比时，仪器的示值误差最大，重复性也最差。

这可能是由于采用空气作为参比校准可见光区透射比示值误差时，将光谱中性滤光片插入样品槽，通过光路，光束在空气和玻璃之间的过渡处会稍微扭曲，然后又从玻璃回到空气中。该变化可以由检测器测量为光强度的变化并被记录为吸光度的变化。扫描型前分光的仪器，由于光程较长，光的准直性相对更好，发生折射的效应更低。而阵列式后分光的仪器由于追求扫描速度和便携性，通常都较小型化，光程较扫描型前分光仪器的更短，因此，光的折射所带来的影响会被放大。

采用标称值90%透射比光谱中性滤光片作为参比时，大大减弱了因介质的不同而产生光的折射现象。不仅示值误差变小了，重复性也变得更好，反映出这样的方法使校准结果更加可靠。

采用以标称值30%左右透射比光谱中性滤光片为参比时，示值误差及重复性反而变得更差，这可能是因为朗伯-比尔定律要求吸光质点间无相互作用。但实际一定存在相互作用，且吸光度物质浓度越高，相互作用也越大，偏离朗伯-比尔定律的程度也越严重，当参比的透射比太小时，正是意味着这个“模拟溶液”的浓度太高，测得的结果不可信。

5 结语

本文基于前分光扫描型紫外可见分光光度计和后分光阵列式紫外可见分光光度计结构上的不同，经过实验，发现用空气参比校准可见光区透射比的方法，因为介质不同所产生的光折射对后分光阵列式紫外可见分光光度计的校准结果影响较大，不太适合校准后分光阵列式紫外可见分光光度计的仪器。在校准后分光阵列式紫外可见分光光度计的可见光区透射比时，采用透射比高于90%，已知标准值的光谱中性滤光片标准物质作为参比，采用同材质，最好是同批号的10%～30%已知标准值的光谱中性滤光片标准物质作为样品，将会得到更加可信的校准结果。