高性能低杂散光仪

[align=center][b][size=3][font=宋体]高性能紫外分光光度计杂散光的测定[/font][/size][/b][/align]（受字数限制，还有一部分内容在下一篇帖子里）[size=3][font=宋体]杂散光是光谱仪器的误差源之一。在紫外可见分光光度测试中，若在测试波长处的杂散光为[/font][font=Times New Roman]0.1[/font][font=宋体]％，试样的吸收度为[/font][font=Times New Roman]1A[/font][font=宋体]（即透光度为[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]），受杂散光的影响，透光度变为[/font][font=Times New Roman]10.1[/font][font=宋体]％（即[/font][font=Times New Roman]A[/font][font=宋体]＝[/font][font=Times New Roman]0.9957[/font][font=宋体]），引进了[/font][font=Times New Roman]0.43[/font][font=宋体]％的误差。若杂散光为[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％，则误差增至[/font][font=Times New Roman]4.1[/font][font=宋体]％，所以杂散光的影响是不容忽视的。[/font][/size][size=3][font=宋体]一般认为，杂散光就是仪器的单色器在设定波长谱带之外的透射光能量[/font][font=Times New Roman]I[/font][font=宋体]与设定波长谱带内全部透射光能量[/font][font=Times New Roman]Io[/font][font=宋体]之比，即[/font][font=Times New Roman]I/Io[/font][font=宋体]的比值。杂散光一般用截止滤光法测定。从物理的概念和实际测量的角度出发，有的作者把杂散光定义为：截止滤光片（或者截止滤光液）截止点波长以外某处的透射光能量[/font][font=Times New Roman]I[/font][font=宋体]与该处除去滤光片（或滤光液）换上参比片（或参比液）测得的总透射能量[/font][font=Times New Roman]Io[/font][font=宋体]之比，即[/font][font=Times New Roman]I/Io[/font][font=宋体]的比值[/font][font=Times New Roman][1.2][/font][font=宋体]。[/font][/size][size=3][font=宋体]国家专业标准[/font][font=Times New Roman][3-5][/font][font=宋体]规定，紫外可见分光光度的杂散光指标为[/font][font=Times New Roman]0.6[/font][font=宋体]％～[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％，而一些高性能紫外分光光度计的杂散光指标为[/font][font=Times New Roman]0.0001[/font][font=宋体]％（[/font][font=Times New Roman]10—6[/font][font=宋体]），但仪器相应的透光度最小分度值为仅为[/font][font=Times New Roman]0.1[/font][font=宋体]％～[/font][font=Times New Roman]0.01[/font][font=宋体]％，对小于[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]的杂散光无法直接读数。本文提出的方法是：（[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）将仪器测光范围设定在[/font][font=Times New Roman]0[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]0.1[/font][font=宋体]％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]档，在测定波段扫描，利用仪器自身记录纸的分格将透光度标度扩展到原来的[/font][font=Times New Roman]1/100[/font][font=宋体]；（[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]）利用自制的[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％（或[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]％）减光片使参比光强度减小到原来的[/font][font=Times New Roman]1/100[/font][font=宋体]（或[/font][font=Times New Roman]1/10[/font][font=宋体]），从而使仪器的透光标度扩展到原来的[/font][font=Times New Roman]1/100[/font][font=宋体]（或[/font][font=Times New Roman]1/10[/font][font=宋体]）。二者综合使用或只使用其中的一种，使仪器的透光度标度可在[/font][font=Times New Roman]×1[/font][font=宋体]～[/font][font=Times New Roman]×0.001[/font][font=宋体]内扩展，以适应不同水平杂散光的测定。透光度最小标度可达[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]7[/font][font=宋体]。用这一方法测试了若干台高性能紫外分光光度计的杂散光，获得了较满意的结果。[/font][/size][size=3][font=Times New Roman]1.[/font][font=宋体]减光板的制备[/font][/size][size=3][font=宋体]取黑色薄胶片（或涂黑薄铝片），按图[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]制成[/font][font=Times New Roman]14mm×35mm[/font][font=宋体]的长方形，距上端[/font][font=Times New Roman]3mm[/font][font=宋体]处弯成直角，，以便在滤光片槽中取放（参见图[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）。[/font][/size][size=3][font=宋体]如仪器无滤光片槽，可制成[/font][font=Times New Roman]11mm×35mm[/font][font=宋体]或其他适当尺寸，以便在吸收池座光路上固定。开启分光光度计，将狭缝设定在最大档，波长设定在可见光波段（如[/font][font=Times New Roman]580nm[/font][font=宋体]），另取同样大小的白纸片插入光路，白纸片上可见一方形光斑，用笔划出大致位置。取出白纸，与黑胶片或黑铝片重叠，在光斑向内[/font][font=Times New Roman]1mm[/font][font=宋体]范围内用针刺出若干小孔（参见图[/font][font=Times New Roman]1a[/font][font=宋体]），将减光片插入仪器试样光路并读数，直到透光度为[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]1.01[/font][font=宋体]％～[/font][font=Times New Roman]1.20[/font][font=宋体]％），即制成[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％减光片。用同样方法按图[/font][font=Times New Roman]1b[/font][font=宋体]制成[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]9.0[/font][font=宋体]％～[/font][font=Times New Roman]12.0[/font][font=宋体]％）减光片。[/font][/size][size=3][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]截止滤光液的制备[/font][/size][size=3][font=宋体]取在[/font][font=Times New Roman]105[/font][font=宋体]℃[/font][font=宋体]烘[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]小时再放冷至室温的分析纯试剂，按相应标准用蒸馏水配置成[/font][font=Times New Roman]12g/L KCl[/font][font=宋体]溶液，[/font][font=Times New Roman]10g/L NaI[/font][font=宋体]溶液和[/font][font=Times New Roman]50g/L NaNO2[/font][font=宋体]溶液，作为截止滤光液，保留余下的蒸馏水作参比液。溶液应在临用时新配。[/font][/size]

杂散光是所有光学仪器系统中固有的一种有害的非检测光，对仪器的测量精度影响很大。对于光谱分析仪系统而言，杂散光的影响更加不可忽略。在光谱仪中，杂散光是形成系统背景光谱的主要原因，若背景光谱较强，则可能影响到微弱光信号的检测，大大地降低系统的信噪比，同时会直接影响测量信号的准确度及单色性。 　　目前市场上大多数光谱仪制造商所提供的快速CCD光谱仪分光都采用平面光栅与多块聚光镜的组合，会产生极大的杂散光，对测量结果影响很大。新一代CMS-3S快速光谱分析仪，采用世界先进的全息凹面衍射光栅和东芝高性能的线性CCD陈列探测器。优化了高性能CCD与全息凹面平场衍射光栅的匹配设计，通过求解关于不同像差项的非线性方程组来达到消除具体像差、补偿像面的目的，只需一个光学元件，很好的解决了大多数厂家对快速光谱仪测试过程中产生极大杂散光，使光学匹配更完美，系统所获得的光谱更纯，线性更好。　　杂散光的控制远远达不到用全息凹面平场衍射光栅只需一个光学元件的超低效果。除了低杂散光，采用全息凹面平场衍射光栅对提高其热稳定性也有很好的帮助。在很宽的温度范围内测量结果几乎没有波长漂移, 并且光谱谱峰有良好的保持效果。

[size=3][font=Times New Roman]（接上一个贴子）3[/font][font=宋体]．杂散光的测定[/font][font=宋体]将参比液注入配对石英石吸收池，分别放置在参比池座和试样池座内。再测定波段扫描基线并使之平滑。将减光片插入试样光路的滤光片槽内，其读数即为减光片的衰减值[/font][font=Times New Roman]K.[/font][font=宋体]然后将减光片插入参比光路的滤光片座内，将石英吸收池中的蒸馏水依次换成上述截止滤光液，插入试样试样池座中，在相应的波段内扫描、打印；在记录纸的作标上量取测定波长处的透光度，乘以衰减值[/font][font=Times New Roman]K[/font][font=宋体]，即得各测定波长处的杂散光值，结果见表[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]。[/font][font=Times New Roman] [/font][/size][align=center][table][tr][td=1,1,116][size=3][font=宋体]仪[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]器[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]型[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]号[/font][/size][/td][td=1,1,128][size=3][font=Times New Roman]200nm[/font][font=宋体]／[/font][font=Times New Roman]K Cl[/font][font=宋体]溶液[/font][/size][/td][td=1,1,144][size=3][font=Times New Roman]220nm[/font][font=宋体]／[/font][font=Times New Roman]Na I[/font][font=宋体]溶液[/font][/size][/td][td=1,1,150][size=3][font=Times New Roman]340nm[/font][font=宋体]／[/font][font=Times New Roman]NaNO[/font][font=宋体]溶液[/font][/size][/td][/tr][tr][td=1,1,116][size=3][font=宋体]日立[/font][font=Times New Roman]U-3200[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,128][size=3][font=Times New Roman]1.1%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,144][size=3][font=Times New Roman]0.0001%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,150][size=3][font=Times New Roman]0.0008%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][/tr][tr][td=1,1,116][size=3][font=宋体]岛津[/font][font=Times New Roman]UV-365[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,128][size=3][font=Times New Roman]0.60%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,144][size=3][font=Times New Roman]0.00%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,150][size=3][font=Times New Roman]0.00%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][/tr][tr][td=1,1,116][size=3][font=宋体]岛津[/font][font=Times New Roman]UV-250[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,128][size=3][font=Times New Roman]1.0%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,144][size=3][font=Times New Roman]0.042%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,150][size=3][font=Times New Roman]0.047%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][/tr][tr][td=1,1,116][size=3][font=宋体]贝克曼[/font][font=Times New Roman]DU-70[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,128][size=3][font=Times New Roman]4.4%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,144][size=3][font=Times New Roman]0.4%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,150][size=3][font=Times New Roman]0.0%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][/tr][tr][td=1,1,116][size=3][font=宋体]康[/font][font=Times New Roman] [/font][font=宋体]强[/font][font=Times New Roman] 8 1 0[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,128][size=3][font=Times New Roman]0.95%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,144][size=3][font=Times New Roman]0.04%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][td=1,1,150][size=3][font=Times New Roman]0.08%[/font][/size][size=3][font=Times New Roman][/font][/size][/td][/tr][/table][/align][size=3][font=Times New Roman]4.[/font][font=宋体]讨论[/font][/size][size=3][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）利用[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％减光片和记录纸得百分格坐标作双重扩展，仪器的透光度最小标度为[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]7[/font][font=宋体]足以测试[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]7[/font][font=宋体]水平的杂散光，此时要求仪器相应的测光量程应不小于－[/font][font=Times New Roman]2A[/font][font=宋体]～[/font][font=Times New Roman]4A[/font][font=宋体]，透光率最小可设定范围为[/font][font=Times New Roman]0[/font][font=宋体]～[/font][font=Times New Roman]0.1[/font][font=宋体]％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]，这对于某种仪器不完全适用，如岛津[/font][font=Times New Roman]UV[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]365[/font][font=宋体]双光束自动记录式分光光度计，因参比光路插入[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]％减光片会造成光路－电路的负失衡（相当吸光度－[/font][font=Times New Roman]2A[/font][font=宋体]），表现为负高压超载而无法工作。康强[/font][font=Times New Roman]810[/font][font=宋体]型等，透光率最小设定范围为[/font][font=Times New Roman]0[/font][font=宋体]～[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]档。这类仪器可利用仪器的宽范围的[/font][font=Times New Roman]AbS[/font][font=宋体]档来测定，再换算成％[/font][font=Times New Roman]T[/font][font=宋体]值。当杂散光水平为[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体]～[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]－[/font][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]时可考虑改用[/font][font=Times New Roman]10[/font][font=宋体]％减光片或不用减光片。[/font][/size][size=3][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]）测定高性能单光束紫外分光光度计的杂散光时，应先插入减光片和参比液池，在测定波段扫描基线，然后去掉减光片，参比液换成相应的截止滤光液，参照上述方法进行测定。[/font][/size][size=3][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]）同一减光片在不同仪器上的衰减值不会一样，但在同一仪器上，在参比光路和试样光路上的衰减值应相同且重复。[/font][/size][size=3][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]）分光光度计光源能量处于最小值的波长处，杂散光最严重，国家标准和一些进口仪器，杂散光指标采用[/font][font=Times New Roman]220nm[/font][font=宋体]和[/font][font=Times New Roman]340nm[/font][font=宋体]（或[/font][font=Times New Roman]380nm[/font][font=宋体]）为测定波长，这些波长也正是氘灯或卤钨灯能量的低谷。采用适当的方法检测杂散光，有助于了解仪器的光学性能和评价杂散光对测试准确度可能带来的影响。[/font][/size]