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;二是雖然經過了樣品,但是由于光學系統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、準直系統內部或有關隔板邊緣的反射、光學系統的像差、熱輻射或熒光引起的二次電子發射、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不光滑,還會降低儀器的測量準確度,筆者曾經檢過雜散輻射率高達30%T的分光光度計。根據朗伯-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
(1)選擇購買具有優良光學系統的分光光度計,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。
(2)儀器應放置在無振動的工作臺上,振動會使準直系統的零件松動,光路位置偏移,狹縫變大變小,從而引起雜散輻射率變大。
(3) 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。
(4) 儀器應放置在干燥的場所,潮濕會使光學元件表面發霉受腐蝕,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(dui)(dui)于雜(za)(za)散(san)(san)輻射(she)(she)率已經超(chao)差的(de)(de)(de)儀器,先(xian)應該對(dui)(dui)光學元件特別(bie)是單色器進行(xing)處(chu)理,根據(ju)筆者十多年的(de)(de)(de)工作(zuo)經驗,90%以上的(de)(de)(de)雜(za)(za)散(san)(san)輻射(she)(she)率超(chao)差都(dou)是因為粉塵(chen)和潮(chao)濕引(yin)起的(de)(de)(de),特別(bie)是在飼(si)料廠(chang)、冶金(jin)廠(chang)等單位使用的(de)(de)(de)儀器。然(ran)后(hou)(hou)用電吹風吹干,對(dui)(dui)單色器出(chu)射(she)(she)孔(kong)的(de)(de)(de)保護玻璃尤其要清洗干凈,這片玻璃的(de)(de)(de)散(san)(san)射(she)(she)對(dui)(dui)雜(za)(za)散(san)(san)輻射(she)(she)率影響(xiang)大(da)。其次,暗(an)盒內(nei)表面銹(xiu)蝕剝(bo)落、損(sun)傷也(ye)要及時(shi)處(chu)理,防(fang)止(zhi)不必要的(de)(de)(de)反射(she)(she)。后(hou)(hou),光源的(de)(de)(de)位置(zhi)要調整到(dao)好的(de)(de)(de)狀態,光源的(de)(de)(de)光線經準直鏡后(hou)(hou),與(yu)光軸平(ping)行(xing)完整地(di)進入光孔(kong),也(ye)是有(you)效(xiao)減少(shao)雜(za)(za)散(san)(san)輻射(she)(she)率的(de)(de)(de)手(shou)段之一。
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