紫外可见分光光度计的技术指标
熟悉紫外可见分光光度计的技术指标, 是*重要、*关键的核心问题; 不管是紫外可见分光光度计的使用者还是制造者, 都必须重视这个问题。对制造者来讲, 做出的紫外可见分光光度计仪器应该好用。所谓“ 好用”,就是紫外可见分光光度计“ 稳定可靠”。所谓“ 稳定”, 就是漂移小、重复性好。所谓“ 可靠”, 就是紫外可见分光光度计的分析测试结果的准确度高( 可靠性的含义将在本书后面详细讨论, 此不赘述)。而准确度又与杂散光、光度噪声、基线平直度、光谱带宽等许多技术指标有关。对于使用者来讲, 就是要用好紫外可见分光光度计。要用好一台紫外可见分光光度计, 首先要认真阅读仪器的使用说明书, 要对仪器的结构有初步了解, 能正确操作仪器, 掌握仪器的基本保养维护知识。特别要认真了解仪器的技术指标及其物理意义与简单的检测方法, 以及这些技术指标相互之间的关系与对分析测试结果误差的影响。以便经常检测仪器的技术指标, 保证仪器工作在*佳状态。 光度准确度( Photometric Accur acy ) 是一个非常重要的技术指标。任何使用者买一台紫外可见分光光度计都是为了分析工作, 进行分析工作的目的是出数据, 其基本要**数据要准确可靠, 这在很大程度上取决于仪器的光度准确度这个*重要的技术指标及其有关指标。
一、光度准确度的表示方法
目前, 国际上对紫外可见分光光度计光度准确度的表示方法主要有两种:一种是吸光度准确度( Absorbance Accuracy ) 或吸光度误差( AbsorbanceEr ror ) , 用AA (或ΔA) 表示; 另一种是透射比准确度( Transmittance Accuracy) 或透射比误差, 用TA ( 或ΔT) 表示。国外的紫外可见分光光度计制造商, 绝大多数都给出吸光度准确度或吸光度误差AA ( 或ΔA) , 并都指出在什么吸光度情况下测量。如美国Varian 公司的Cary500、Lambda900 等仪器, 都给出在1. 0Ab s 时, 吸光度准确度或吸光度误差AA (或ΔA) 为±0. 003Ab s。
但国外有少数仪器制造商在给出吸光度准确度或吸光度误差AA ( 或ΔA) 的同时, 还给出透射比准确度或透射比误差TA(或ΔT)。我国生产紫外可见分光光度计的厂商, 很多都在给出吸光度准确度或吸光度误差AA ( 或ΔA) 的同时, 也给出透射比准确度或透射比误差TA或ΔT)。
一般来说，只给透射比准确度或透射比误差TA (或ΔT) ,而不给吸光度准确度或吸光度误差AA (或ΔA) 是不合适的, 原因如下:
**,若给出TA (或ΔT) = ±0. 5%T, 而不讲明在什么透射比情况下测试, 就应理解为在0～100%T 范围内的任何地方测试都能达到TA (或ΔT) = ±0. 5% T。但实际上, 若在10% T 处测量, TA ( 或ΔT) = ±0. 5% T 时产生的透射比相对误差为±5%。而在90%T 处测量, 则TA (或ΔT) = ±0. 5% T 时产生的透射比相对误差为±0. 56% , 二者相差很大。也就是说, 不可能在0～100%T 范围内的任何地方测试都能达到TA (或ΔT) = ±0. 5% T。
**, 用户在使用紫外可见分光光度计时, 基本上没有人只用透射比T 和透射比误差T A ( 或ΔT)来表示光度准确度和分析测试误差。相反, 大家一般都用吸光度值A 和吸光度误差AA (或ΔA) 来表示分析测试结果和分析误差。
第三, 目前国际上绝大多数使用者, 都是采用吸光度值A和吸光度误差AA (或ΔA) 来表示紫外可见分光光度计的分析测试结果和分析误差。
第四, 吸光度准确度或吸光度误差AA (或ΔA) 和透射比准确度或透射比误差TA ( 或ΔT) , 在使用时二者在数值上会相差很大。若要把TA(或ΔT) = ±0. 5% T 换算成AA ( 或ΔA) , 则在10% T 处( 相当在1A 处) ,±0. 5% T 的透射比误差, 产生的AA ( 或ΔA ) 为±0. 022A, 而在90% T 处(相当在0. 0046A 处) , TA ( 或ΔT) = ± 0. 5% T 时产生的AA ( 或ΔA) 为±0. 0024A, 这同样是一个惊人的差距。因此, 在给出一台紫外可见分光光度计的光度准确度时, 不管是用吸光度准确度或吸光度误差AA ( 或ΔA) 表示,还是用透射比准确度或透射比误差TA ( 或ΔT) 表示, 都应该指出在多少吸光度或在多少透射比情况下测试。
但是, 目前仍有许多厂商在给出透射比准确度或透射比误差TA ( 或ΔT)时, 都一律写成±0. 3% T。特别是许多制造厂商对自称是**紫外可见分光光度计的仪器, 基本上都是写成“ ±0. 3% T ( 0～100% T )”。如日本岛津的UV-2401PC、UV-2450PC、UV-2550PC 等紫外可见分光光度计。从理论上讲任何**紫外可见分光光度计的透射比准确度或透射比误差TA (或ΔT) 不可能在0～100% T 内都能达到±0. 3%T 的透射比准确度。
目前，国内外都有一些厂商在说明书或仪器样本中称“光度准确度”为“测光精度”, 这种称谓混淆了准确( Accuuracy) 和精密度( Pr ecision ) 的概念。准确度是指的测量值与理论值之差, 该偏差越小说明测量的数据越准确可靠, 或者说光度准确度越高。而精密度是指的分析测试数据的离散性或重复性, 是指同一操作者, 在一次开机中连续重复多次测试某一吸收峰的吸光度值中*大与*小值之差。该差值越小, 说明该仪器的光度重复性越好。
正确的说法应该是紫外可见分光光度计的“光度准确度” 而不能说成“测光精度”。光度精密度或光度重复性是指多次测量中的离散性。如3 次或5 次测量中吸光度的*大值与*小值之差即为光度精密度或光度重复性。而准确度则是指实际测量的吸光度值与真值或理论值之差。
二、影响光度准确度的主要因素
影响紫外可见分光光度计光度准确度的主要因素有以下几个方面。
① 仪器的杂散光大小。
② 仪器的光度噪声。
③ 仪器的基线平直度。
④ 仪器的光谱带宽。
⑤ 试样的来源, 包括样品的制备, 取样的方法。
⑥ 样品的制备, 包括称量、容量、溶剂、试剂、pH 值、时间、温度等。
⑦ 比色皿的性能等。
由此可知, 光度准确度或吸光度误差AA ( 或ΔA) 是一个综合性的技术指标。要使用紫外可见分光光度计测得准确可靠的数据, 必须注重上述几个方面的影响。否则, 不可能得到准确可靠的数据。特别应该指出的是, 在给出吸光度误差AA (或ΔA) , 同时也给出透射比误差TA ( 或ΔT) 时, 二者不能相互矛盾。
三、光度准确度的标准测试方法
用于紫外可见分光光度计的光度准确度测试的材料, 应该是纯度高、稳定性好的物质。这些物质中*主要的是铬酸钾( K2 CrO4 , 一般在碱性溶液中)、重铬酸钾( K2 Cr2 O7 , 一般在酸性溶液中) 、硝酸钾、中性滤光片等。在碱性溶液中的铬酸钾是一种好材料, 但是因为含有碱性, 不能储藏在普通玻璃容器中, 而需要储藏在石英器皿中, 硝酸钾本身不大稳定。这些都限制了它们的使用。因此, *好选择易于纯化又溶于酸性介质中的物质, 并且它们的稀溶液也是很稳定的。因此, 重铬酸钾的0. 005mol/ L H2 SO4 溶液经常被使用。
紫外可见分光光度计的光度准确度测试方法, 目前国内外各生产厂家作法不一, 其主要原因是各国的国家标准不同; 如美国国家标准规定: “选择合适的标准参比材料, 在规定的波长处, 连续测10 个吸光度或透射比读数, 取10个读数的平均值, 实际吸光度或透射比与观测值的平均值之差, 即为光度准确度”
美国NBS 规定, 在可见区用930 标准片来测定光度准确度, 其标准透射比值分别为10%、20%、30%的中性玻璃滤光片。规定还指出也可用NBS 的931 , 它是一种溶液。而在紫外区内, 则规定用NBS 的203 来测定光度准确度; 它是一种标准透射比值分别为90%、30%、10% 熔融石英滤光片。此外,美国标准还规定在紫外区内, 用户还可以自己配置高纯度的化合物溶液来测定光度准确度。为此, 美国NBS 已发布了铬酸钾(K2 CrO4 )、重铬酸钾( K2 Cr2 O7 )等标准物质可供选用。
我国在1992 年制订的紫外可见分光光度计国家标准中规定, 用重铬酸钾溶液来测试紫外区的光度准确度, 并明确指出了测试波长。在可见光区规定可用中性滤光片来检测光度准确度, 其标准片的透射比值分别为10%、20%、40%左右; 同时还规定在紫外可见整个区间, 都可用中性滤光片来检测光度准确度, 其标准片的透射比值也分别为10%、20%、40%左右。