自动扫描型分光光度计计量检定中若干问题的分析与对策

闫 伟 许敏光 端慧敏

分光光度计是实验室常用的精密仪器，在医院中有着广泛的应用，主要用于测量溶液的浓度。分光光度计属于计量强制检定项目，检定周期应＜1年。目前的检定规程为中华人民共和国国家计量检定规程JJG 178-2007“紫外、可见、近红外分光光度计检定规程”[1]。该规程对自动扫描型仪器的检定方法描述并不多，有些参数不可设置，在此介绍一些检定技巧。

1 分光光度计测量原理

分光光度计的基本测量原理是朗伯-比尔定律，即A=KCL。意味着一定波长的单色光通过溶液时，溶液对光的吸收度与溶液自身的浓度以及液层的厚度成正比[1-2]。分光光度计通过光栅或棱镜来生成不同波长的单色光，通过待测溶液后，检测出射光的强度，再经过信号处理，即可得到溶液的吸光度或透射比[3-4]。吸光度A与透射比T的关系为A=-LgT，通常需测量其中的一项。由于其分光能力很强，其波长范围可以达到数个nm，甚至更窄，从而提高了分析的灵敏度、准确度和波长范围，使得分光光度计在化学分析中得到广泛的应用。

2 计量中的常见问题与使用技巧

2.1 波长准确度的对比设定值

波长准确度的测量在规程中指定了9种标准物质可供选择。由于滤光片使用方便，价格低廉，成为应用最广泛的标准物质。通常采用氧化钬滤光片，通过全波段扫描，找到其吸光度出现波谷的波长，然后与给定值进行比较，可得到波长示值误差的数值。需要说明的是，虽然氧化钬具有固定的参考波长，但在实际计算中应选用具有标准物质校准资格的机构校准的波长为准，并应定期进行校正[5-7]。

2.2 滤光片标号的含义

测量杂散光时，需要用到波长分别为220 nm、360 nm和420 nm的截止滤光片。截止滤光片上印有编号，编号的数字×10即为标称测试波长。所以应选择22号、36号和42号截止滤光片。截止滤光片类似于一个高通滤波器，其截止波长应分别≥225 nm、365 nm和430 nm[8]。同理，干涉滤光片也是以编号数字×10作为标称峰值波长，中性滤光片以编号数字×10作为标称透射比。

2.3 吸收池配套性

分光光度计的吸收池是成对配套，分为玻璃和石英两种材质。由于玻璃吸收紫外光，其适用波长为400～2000 nm；石英适用波长为180～3000 nm。按照检定规程，配对的吸收池透射比的差值≤0.5%。为保证其配套性，2个吸收池尽量同时使用，注意保养。使用时样品液应达到2/3的高度，且注意不要溢出[9]。使用完后用蒸馏水清洗同样的次数，拭镜纸单向擦干。一般使用1年后吸收池的配套性会变差，应重新配对。

2.4 基线平直度调整

基线平直度是指扫描透射比为100和0时基线倾斜或弯曲的程度。如果基线的平直性差，就会使样品的吸收光谱中各吸收峰之间的比值发生变化，给定性分析造成错误。导致基线不平直的主要原因是仪器的光学系统失调，两光束不平衡。如仪器受震动，光源位置变动等都会引起光学系统故障(基线平直度要以吸光度表示)[9]。有些设备对基线平直非常敏感，容易超出规程标准，因此在进行此项测量时要使机器充分预热，光谱带宽设为2 nm，并且在仪器遮光罩关闭后稳定2 min后再进行波长扫描。

2.5 光谱带宽调整

规程中对噪声、漂移、最小光谱带宽和基线平直度几个项目的测定需要调整光谱带宽。光谱带宽是由狭缝宽度决定，理论上，光栅型仪器当狭缝宽度小于衍射宽度时，光谱带宽由衍射宽度决定；当狭缝宽度大于衍射宽度时，光谱带宽由狭缝宽度决定。狭缝越小，得到的单色光越纯，但光的强度降低[10-11]。目前有很多仪器为固定光谱带宽，而规程规定在测量时设置为2 nm，固定光谱带宽仪器可不设。事实上，当光谱带宽不能设置时，容易使光电流的噪声偏大。

2.6 扫描速度选择

进行波长最大允许误差的测量时，需要对氧化钬滤光片进行波长扫描。为节省时间，设定波长范围只需包含所要同标准值对比的波峰波谷即可。首先要对照上一次的检测报告或仪器说明书明确仪器波长重复性，设置使采样间隔小于波长重复性的扫描速度。如果不能设定采样间隔，则应设定扫描速度＜120 nm/min。进行基线平直度测量时，全波段扫描的速度应选择采样间隔为1 nm的速度，若不能设置，则可选择400～800 nm/min。

2.7 波长分段与仪器级别

在紫外、可见、近红外分光光度计检定规程中，增加了对仪器的工作波长及仪器性能级别的划分[1]。其工作波长分为A段、B段和C段。仪器性能从高到低分为4个级别，即I级、II级、III级、IV级。仪器的每一项计量指标均应根据级别划分标准[1]。因此，应对照规程在计量证书中给出每项指标在每个波段的仪器级别，以方便使用者对仪器性能有更好的判断。

3 光学器件的维护与保养

光学器件忌灰尘和触摸，要保证使用环境的清洁，滤光片使用完后要及时放回暗盒中。如光学器件粘有少量灰尘，可用小功率吸尘器处理。当环境湿度过大或PM2.5含量过高，也会对测量准确度造成影响。分光光度计属于精密仪器应尽量避免搬动，以免造成光路的轻微改变，仪器不用时应关闭电源，延长其光源寿命[12]。

4 结语

分光光度计的检定是一项科学、严谨和细致的工作。由于该仪器是光学精密仪器，测量结果极易受到湿度、灰尘、振动及霉斑等偶然因素的干扰，实践中要区分是分光光度计本身的问题还是偶然因素导致的误差等各种问题，严格遵守检定规程规定流程和检测环境的要求正确使用、保养仪器。同时，加强对使用人员的培训也是保证仪器正常运行、测量数据准确可靠的重要途径[13-14]。

[1]中华人民共和国国家计量检定规程.JJG178-2007紫外、可见、近红外分光光度计[S].国家质量监督检验检疫总局,2007-11-21.

[2]杨百春.浅析分光光度计规程的几个问题[J].计量技术,2008(3):50-52.

[3]吴文铭.紫外可见分光光度计及其应用[J].生命科学仪器,2009(4):61-63.

[4]仉晓文,王丽,刘慧,等.紫外/可见分光光度计的使用[J].生物学教学,2012(9):27-28.

[5]牟青蓉.可见分光光度计透射比示值误差测量结果的不确定度评定[J].川化,2007(4):40-41.

[6]蒋雪凤,张瑞云.紫外可见分光光度计的测量不确定度评定[J].浙江预防医学,2008,20(4):96-97.

[7]杨禹哲,丁勤.紫外-可见分光光度计透射比准确度对测量结果影响的探讨[J].现代测量与实验室管理,2007(3):41-41.

[8]吕良,韩霜,管善国.杂散光对分光光度计的影响[J].化学分析计量,2011,20(2):63-64.

[9]马晓丽.浅论紫外分光光度计的性能与维护[J].内蒙古石油化工,2011(19):59-60.

[10]郝鹏,吴一辉,张平,等.一种基于MEMS微硅多狭缝分光光度计[J].光谱学与光谱分析,2009(6):1713-1716.

[11]刘伶,罗岱宁,张岩.紫外分光光度测定中狭缝的选择[J].山东医药工业,2001,20(4):7.

[12]张燕婉,叶钰,时娜,等.实验室常用计量仪器的使用与维护[J].中国医学装备,2009,6(1):49-52.

[13]李伟,高丽达.医学计量工作的现状分析与对策[J].中国医学装备,2010,7(1):33-35.

[14]刘吉祥,刘齐睿.医学计量与医疗质量工作的探讨[J].中国医学装备,2008,5(12):24-27.