雜散光是紫外可見分光光度計非常重要的關鍵技術指標。它是紫外可見分光光度計分析誤差的主要來源, 它直接限制被分析測試樣品濃度的上限。當一臺紫外可見分光光度計的雜散光一定時, 被分析的試樣濃度越大, 其分析誤差就越大。astm 認為: “雜散光可能是光譜測量中主要誤差的來源。尤其對高濃度的分析測試時, 雜散光更加重要”。有文獻報道, 在紫外可見光區的吸收光譜分析中, 若儀器有1%的雜散光, 則對2. 0a 的樣品測試時, 會引起2%的分析誤差。
一、雜散光的重要性
雜散光是紫外可見分光光度計非常重要的關鍵技術指標。它是紫外可見分光光度計分析誤差的主要來源, 它直接限制被分析測試樣品濃度的上限。當一臺紫外可見分光光度計的雜散光一定時, 被分析的試樣濃度越大, 其分析誤差就越大。astm 認為: “雜散光可能是光譜測量中主要誤差的來源。尤其對高濃度的分析測試時, 雜散光更加重要”。有文獻報道, 在紫外可見光區的吸收光譜分析中, 若儀器有1%的雜散光, 則對2. 0a 的樣品測試時, 會引起2%的分析誤差時, 說明儀器中有這種雜散光存在。但必須注意, 當儀器存在零點誤差時, 有可能造成混淆。如果在不透明的樣品上涂上白色, 則可增加樣品本身反射和散射的效果, 可以提高測量靈敏度。第二種形式是指測試波長以外的、偏離正常光路而到達光電轉換器的光線。它通常是由光學系統的某些缺陷所引起的。如光學元件的表面被擦傷、儀器的光學系統設計不好、機械零部件加工不良, 使光路位置錯移等。
目前,上許多紫外可見分光光度計的雜散光都在0. 01% 以下。從使用者角度講, 過低的雜散光是沒有必要的, 但可惜的是, 我國的紫外可見分光光度計中, 還只有北京普析通用公司一家的tu-1901 的雜散光為0. 01% 。其余廠商生產的紫外可見分光光度計, 雜散光都在0. 01% 以上。所以, 我國的紫外可見分光光度計要趕超先進水平還需繼續努力。雜散光對分析測試結果的誤差影響是隨著吸光度值增大而增大的。因此,吸光度值越大, 對誤差的影響也越大
*, 紫外可見分光光度計在制藥行業中使用較多。并且各國的藥典都明確要求許多藥品一定要用紫外可見分光光度計來分析測試。我國的藥典規定對人用藥品的檢測時, 許多藥品的相對測試誤差都不能超過1%。如假設使用的紫外可見分光光度計的雜散光為0. 5% , 將很快從圖4-5 和表4-1 查到,該儀器測量的吸光度上限多只能是0. 5bs。如果被檢測藥品的吸光度大于0. 5bs , 若為0. 8ab s , 則測量誤差就大于1% , 達到1. 42% , 就不符合我國藥典規定的相對誤差為1%的要求, 即不合格。由此可見, 不管是制造者還是使用者, 都必須高度重視對儀器雜散光的控制和選擇。
目前, 我國生產的紫外可見分光光度計, 普遍存在雜散光大的問題, 除北京普析通用公司的tu-1900、tu-1901 紫外可見分光光度計的雜散光優于0. 01% , 上海分析儀器總廠、北京第二光學儀器廠的個別儀器的雜散光能達到0. 05%左右外, 其他二十多家紫外可見分光光度計的生產的儀器都未達到0. 05% 的水平。而且,大多數紫外可見分光光度計的雜散光在0. 1% 左右。因此, 應努力降低國產紫外可見分光光度計的雜散光, 以趕超先進水平。
二、雜散光的來源
產生雜散光的原因很多, 其主要的原因大致有以下9 個方面:
① 灰塵沾污光學元件( 如光柵、棱鏡、透鏡、反射鏡、濾光片等)。
② 光學元件被損傷, 或光學元件產生的其他缺陷( 如光柵、透鏡、反射鏡、棱鏡材料中的氣泡等)。
③ 準直系統內部或有關隔板邊緣的反射。
④ 光學系統屏蔽不好。
⑤ 熱輻射或熒光引起的二次電子發射。
⑥ 狹縫的缺陷。
⑦ 光束孔徑不匹配。
⑧ 光學系統的像差。
⑨ 單色器內壁黑化處理不當。
以上9 個方面中, 光柵是雜散光的主要來源。它產生的雜散光占總雜散光的80%以上。
三、雜散光的測試方法和測試材料
( 一) 雜散光的測試方法
目前, 測試雜散光常用的方法是所謂“ 截止濾光法” ( t he cut off filtermethod) 或稱作“ 濾光片法” ( the filte r method) 。主要是采用濾光片或濾光液來測試紫外可見分光光度計的雜散光。有時也采用he-ne 激光器的632. 8nm 來測試雜散光。具體做法是在離632. 8nm±5nm 處進行測試, 測出的數值與632. 8nm 相比就是雜散光。“截止濾光法” 的具體測試方法: 儀器冷態開機, 預熱0. 5h , 如用“濾光片法” 測試, 則參比為空氣; 如用濾光液來測試, 則參比為溶劑(若用nai、nano2 水溶液, 則參比為蒸餾水)。設置儀器的縱坐標為% t , 橫坐標為波長 nm) , 用濾光液時, 試樣比色皿中裝濾光液, 參比比色皿中裝溶解液, 將波長調到相應的波長上( nai 為220nm、nano2 為340nm) 進行測試。
( 二) 雜散光的測試材料
雜散光的測試材料中, 可分為濾光片和濾光液兩種。濾光片又分為帶通濾光液和截止濾光片兩種。濾光液則有很多種, 如丙酮、nai、nabr、kcl(12g/ l) 、nano3 等。美國astn 提出的雜散光測試方法中, 規定了多種濾光液( 主要用于紫外、可見光區) 和濾光片( 主要用于紅外區) 來作為標準濾光材料。并且,astm 方法于1977 年被確定作為美國一種國家標準。w. slavin 等人曾報道過18 種截止濾光片或濾光液, 可用來測定各類光譜儀器的紫外、可見、近紅外區的雜散光。l. cahn 等人曾用vycor (cor ning silica) 來檢測220nm 處的雜散光。richard 等人曾報道過7 種測試紫外區不同波段雜散光所采用的濾光液。美國beckman 公司對du-8b 紫外可見分光光度計的雜散光進行測試時,在220nm、340nm、370nm、680 nm 處, 曾經都采用過astm 標準方法。日本島津公司對uv-3000 和u-250 紫外可見分光光度計的雜散光進行測試時,在340 nm 處都采用uv-39 截止濾光片, 而在220nm 處測試雜散光時, 都采用nai 濾光液。對uv-365 紫外可見分光光度計的雜散光進行測試時, 在195 nm處采用uv-25 濾光片在340nm 處則用uv-39 截止濾光片。日本日立對150-20 紫外可見分光光度計的雜散光進行測試時, 在340 nm 處用nano2 , 在220nm 處也用nai 濾光液。另外, 也偶見國外個別廠商采用測量離中心波長50cm - 1 或幾個納米處的透射光強度與中心波長處透射光強度之比的大小, 來作為衡量光譜儀器雜散光的指標。如法國的j. y. 公司, 對t-800 激光拉曼光譜儀的雜散光測試就是這樣進行的。
目前, 國內已有近30 家企業在生產紫外可見分光光度計, 但除少數企業對220nm、340nm 這兩個波長處分別用nai 和nano2 來測試雜散光外, 絕大多數只用nai 來測220nm 這一點的雜散光。這種作法不妥。還是應測試220nm 和340nm 兩個波長的雜散光較好, 因為, 能量是波長的倒數, 220 nm處波長短, 容易產生雜散光。而340 nm 處是氘燈和鎢燈的換燈處, 也容易產生雜散光。