杂散光是紫外可见分光光度计非常重要的关键技术指标。它是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源, 它直接限制被分析测试样品浓度的上限。当一台紫外可见分光光度计的杂散光一定时, 被分析的试样浓度越大, 其分析误差就越大。astm 认为: “杂散光可能是光谱测量中主要误差的来源。尤其对高浓度的分析测试时, 杂散光更加重要”。有文献报道, 在紫外可见光区的吸收光谱分析中, 若仪器有1%的杂散光, 则对2. 0a 的样品测试时, 会引起2%的分析误差。
一、杂散光的重要性
杂散光是紫外可见分光光度计非常重要的关键技术指标。它是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源, 它直接限制被分析测试样品浓度的上限。当一台紫外可见分光光度计的杂散光一定时, 被分析的试样浓度越大, 其分析误差就越大。astm 认为: “杂散光可能是光谱测量中主要误差的来源。尤其对高浓度的分析测试时, 杂散光更加重要”。有文献报道, 在紫外可见光区的吸收光谱分析中, 若仪器有1%的杂散光, 则对2. 0a 的样品测试时, 会引起2%的分析误差时, 说明仪器中有这种杂散光存在。但必须注意, 当仪器存在零点误差时, 有可能造成混淆。如果在不透明的样品上涂上白色, 则可增加样品本身反射和散射的效果, 可以提高测量灵敏度。第二种形式是指测试波长以外的、偏离正常光路而到达光电转换器的光线。它通常是由光学系统的某些缺陷所引起的。如光学元件的表面被擦伤、仪器的光学系统设计不好、机械零部件加工不良, 使光路位置错移等。
目前,上许多紫外可见分光光度计的杂散光都在0. 01% 以下。从使用者角度讲, 过低的杂散光是没有必要的, 但可惜的是, 我国的紫外可见分光光度计中, 还只有北京普析通用公司一家的tu-1901 的杂散光为0. 01% 。其余厂商生产的紫外可见分光光度计, 杂散光都在0. 01% 以上。所以, 我国的紫外可见分光光度计要赶超先进水平还需继续努力。杂散光对分析测试结果的误差影响是随着吸光度值增大而增大的。因此,吸光度值越大, 对误差的影响也越大
*, 紫外可见分光光度计在制药行业中使用较多。并且各国的药典都明确要求许多药品一定要用紫外可见分光光度计来分析测试。我国的药典规定对人用药品的检测时, 许多药品的相对测试误差都不能超过1%。如假设使用的紫外可见分光光度计的杂散光为0. 5% , 将很快从图4-5 和表4-1 查到,该仪器测量的吸光度上限多只能是0. 5bs。如果被检测药品的吸光度大于0. 5bs , 若为0. 8ab s , 则测量误差就大于1% , 达到1. 42% , 就不符合我国药典规定的相对误差为1%的要求, 即不合格。由此可见, 不管是制造者还是使用者, 都必须高度重视对仪器杂散光的控制和选择。
目前, 我国生产的紫外可见分光光度计, 普遍存在杂散光大的问题, 除北京普析通用公司的tu-1900、tu-1901 紫外可见分光光度计的杂散光优于0. 01% , 上海分析仪器总厂、北京第二光学仪器厂的个别仪器的杂散光能达到0. 05%左右外, 其他二十多家紫外可见分光光度计的生产厂家生产的仪器都未达到0. 05% 的水平。而且,大多数紫外可见分光光度计的杂散光在0. 1% 左右。因此, 应努力降低国产紫外可见分光光度计的杂散光, 以赶超先进水平。
二、杂散光的来源
产生杂散光的原因很多, 其主要的原因大致有以下9 个方面:
① 灰尘沾污光学元件( 如光栅、棱镜、透镜、反射镜、滤光片等)。
② 光学元件被损伤, 或光学元件产生的其他缺陷( 如光栅、透镜、反射镜、棱镜材料中的气泡等)。
③ 准直系统内部或有关隔板边缘的反射。
④ 光学系统屏蔽不好。
⑤ 热辐射或荧光引起的二次电子发射。
⑥ 狭缝的缺陷。
⑦ 光束孔径不匹配。
⑧ 光学系统的像差。
⑨ 单色器内壁黑化处理不当。
以上9 个方面中, 光栅是杂散光的主要来源。它产生的杂散光占总杂散光的80%以上。
三、杂散光的测试方法和测试材料
( 一) 杂散光的测试方法
目前, 测试杂散光常用的方法是所谓“ 截止滤光法” ( t he cut off filtermethod) 或称作“ 滤光片法” ( the filte r method) 。主要是采用滤光片或滤光液来测试紫外可见分光光度计的杂散光。有时也采用he-ne 激光器的632. 8nm 来测试杂散光。具体做法是在离632. 8nm±5nm 处进行测试, 测出的数值与632. 8nm 相比就是杂散光。“截止滤光法” 的具体测试方法: 仪器冷态开机, 预热0. 5h , 如用“滤光片法” 测试, 则参比为空气; 如用滤光液来测试, 则参比为溶剂(若用nai、nano2 水溶液, 则参比为蒸馏水)。设置仪器的纵坐标为% t , 横坐标为波长 nm) , 用滤光液时, 试样比色皿中装滤光液, 参比比色皿中装溶解液, 将波长调到相应的波长上( nai 为220nm、nano2 为340nm) 进行测试。
( 二) 杂散光的测试材料
杂散光的测试材料中, 可分为滤光片和滤光液两种。滤光片又分为带通滤光液和截止滤光片两种。滤光液则有很多种, 如丙酮、nai、nabr、kcl(12g/ l) 、nano3 等。美国astn 提出的杂散光测试方法中, 规定了多种滤光液( 主要用于紫外、可见光区) 和滤光片( 主要用于红外区) 来作为标准滤光材料。并且,astm 方法于1977 年被确定作为美国一种国家标准。w. slavin 等人曾报道过18 种截止滤光片或滤光液, 可用来测定各类光谱仪器的紫外、可见、近红外区的杂散光。l. cahn 等人曾用vycor (cor ning silica) 来检测220nm 处的杂散光。richard 等人曾报道过7 种测试紫外区不同波段杂散光所采用的滤光液。美国beckman 公司对du-8b 紫外可见分光光度计的杂散光进行测试时,在220nm、340nm、370nm、680 nm 处, 曾经都采用过astm 标准方法。日本岛津公司对uv-3000 和u-250 紫外可见分光光度计的杂散光进行测试时,在340 nm 处都采用uv-39 截止滤光片, 而在220nm 处测试杂散光时, 都采用nai 滤光液。对uv-365 紫外可见分光光度计的杂散光进行测试时, 在195 nm处采用uv-25 滤光片在340nm 处则用uv-39 截止滤光片。日本日立对150-20 紫外可见分光光度计的杂散光进行测试时, 在340 nm 处用nano2 , 在220nm 处也用nai 滤光液。另外, 也偶见国外个别厂商采用测量离中心波长50cm - 1 或几个纳米处的透射光强度与中心波长处透射光强度之比的大小, 来作为衡量光谱仪器杂散光的指标。如法国的j. y. 公司, 对t-800 激光拉曼光谱仪的杂散光测试就是这样进行的。
目前, 国内已有近30 家企业在生产紫外可见分光光度计, 但除少数企业对220nm、340nm 这两个波长处分别用nai 和nano2 来测试杂散光外, 绝大多数只用nai 来测220nm 这一点的杂散光。这种作法不妥。还是应测试220nm 和340nm 两个波长的杂散光较好, 因为, 能量是波长的倒数, 220 nm处波长短, 容易产生杂散光。而340 nm 处是氘灯和钨灯的换灯处, 也容易产生杂散光。