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分光光度計雜散輻射率
雜散輻射率一直是分光光度測量的一個重要影響因素,,它的存在會使比爾定律產生偏移,JJG178-2007《紫外、可見、近紅外分光光度計》檢定規(guī)程中,,對不同級別的分光光度計的雜散輻射率分別進行限定:
A段雜散輻射率要求為:220nm處分別不超過0.1%、0.2%,、0.5%,、1.0%;
B段雜散輻射率要求為:360nm處分別不超過0.1%,、0.2%,,0.5%、1.0%,;420nm處分別不超過0.2%,、0.5%、1.0%,、2.0%,。
1、雜散輻射率的產生原因
雜散輻射率是指在單色光波長一定間隔(一般為五個光譜帶寬)范圍之外,,通過單色器所得到的全部輻射能,,雜散輻射率的大小,反映了出射光束的光譜純度,。
對于分光光度計而言,雜散輻射率包含了三方面的輻射能,,一是波長與測量波長相同,,但由于種種原因偏離正常光路,在不通過樣品的情況下,,直接射到光電接收器上的輻射能,;二是雖然經(jīng)過了樣品,但是由于光學系統(tǒng)色散原件及反射透射鏡的缺陷,,如不必要的反射面,、狹縫的缺陷、灰塵的散射,、光學件(如光柵,、透鏡、反射鏡等)表面的損傷,、霉斑,、準直系統(tǒng)內部或有關隔板邊緣的反射、光學系統(tǒng)的像差,、熱輻射或熒光引起的二次電子發(fā)射,、單色器內壁黑化處理不妥、不均勻色散等產生的進入光電接收器的非測量波長輻射能;三是暗盒和樣品室未蓋嚴從外部漏入的光線,。
2,、雜散輻射率對測量的影響
雜散輻射率的存在會使朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律產生偏移。雜散輻射率是分光光度計的關鍵性技術指標,,是分析誤差的主要來源,,它決定了儀器分析樣品的濃度范圍,特別是濃度的上限,,當一臺分光光度計的雜散輻射率一定時,,被分析的試樣濃度越大,其分析誤差就越大,,它能使建立的標準曲線彎曲,。過大的雜散輻射率不但會淹沒小吸收峰,造成光譜圖線條的連續(xù)不光滑,,還會降低儀器的測量準確度,,筆者曾經(jīng)檢過雜散輻射率高達30%T的分光光度計。根據(jù)朗伯-比爾定律:
A=-lgT
如果存在雜散輻射率,,則A=-lg(T0+Ts)
T0為樣品引起的透射比值,,Ts為雜散輻射率引起的透射比值,從式中可以看出Ts越大,,T0越小,,雜散輻射率對測量的影響越大。
3,、減小和消除雜散輻射率的方法
?。?)選擇購買具有優(yōu)良光學系統(tǒng)的分光光度計,這些儀器制作精良,,能夠將固有的雜散輻射率降到zui小,,例如好的單色器雜散輻射率就比較小,光柵式單色器一般比棱鏡式好,。
?。?)儀器應放置在無振動的工作臺上,振動會使準直系統(tǒng)的零件松動,,光路位置偏移,,狹縫變大變小,從而引起雜散輻射率變大,。
?。?) 儀器應放置在粉塵小的場所,粉塵會附著在光學元件的表面,,也會通過狹縫等縫隙進入光接收器及單色器的暗盒,,降低單色光的能量,、增加光的散射,引起雜散輻射率變大,。
?。?) 儀器應放置在干燥的場所,潮濕會使光學元件表面發(fā)霉受腐蝕,,引起雜散輻射率變大,。
(5)確保暗盒和樣品盒的密封性,,防止不必要的光線進入光電接收器,。
(6)對于雜散輻射率已經(jīng)超差的儀器,,首先應該對光學元件特別是單色器進行處理,,根據(jù)筆者十多年的工作經(jīng)驗,90%以上的雜散輻射率超差都是因為粉塵和潮濕引起的,,特別是在飼料廠,、冶金廠等單位使用的儀器。然后用電吹風吹干,,對單色器出射孔的保護玻璃尤其要清洗干凈,,這片玻璃的散射對雜散輻射率影響zui大。其次,,暗盒內表面銹蝕剝落,、損傷也要及時處理,防止不必要的反射,。zui后,,光源的位置要調整到*狀態(tài),光源的光線經(jīng)準直鏡后,,與光軸平行完整地進入光孔,也是有效減少雜散輻射率的手段之一,。