賴岸，張來(lái)平

（ 工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 511370）

0 引言

常見(jiàn)的分光光度計(jì)有可見(jiàn)光分光光度計(jì)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)和紫外/可見(jiàn)/近紅外分光光度計(jì)。分光光度計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)突破階段，從最初的單光束發(fā)展到準(zhǔn)雙光束、雙光束和雙波長(zhǎng)；光學(xué)元件由棱鏡分光發(fā)展到光柵分光；電子學(xué)元件由電子管和晶體管組合電路到現(xiàn)在的集成電路。近年來(lái)，分光光度計(jì)的應(yīng)用范圍不斷地拓展，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)日趨多樣化，性能優(yōu)越性更加突出，特別是高精度型分光光度計(jì)，具有極佳的測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性。不同類型的分光光度計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如表1所示[1]。

表1 不同類型的分光光度計(jì)技術(shù)指標(biāo)

1 分光光度計(jì)的測(cè)量原理

紫外-可見(jiàn)吸收光譜分析法是基于200～800 nm光譜區(qū)域內(nèi)測(cè)定物質(zhì)的吸收光譜或在某指定波長(zhǎng)處的吸光度值，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量或者結(jié)構(gòu)分析的一種方法。分光光度計(jì)的測(cè)量原理是朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律，如公式（1）所示：

式（1）中：A——物質(zhì)的吸光度；

I——入射的單色光強(qiáng)度；

Io——透射的單色光強(qiáng)度；

T——物質(zhì)的透射比；

k——物質(zhì)的吸光系數(shù)；

l——被分析物質(zhì)的光程；

c——物質(zhì)的濃度。

2 高精度分光光度計(jì)在計(jì)量中的溯源應(yīng)用

在化學(xué)計(jì)量和光學(xué)計(jì)量中，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或者玻璃濾光片作為常用的計(jì)量器具，通過(guò)對(duì)相關(guān)儀器的波長(zhǎng)、透射比和雜散光等參數(shù)測(cè)量，評(píng)價(jià)儀器的性能，開(kāi)展相關(guān)的計(jì)量工作。這些計(jì)量器具的量值溯源需要使用到光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，高精度分光光度計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)裝置中的重要組成部分，在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)器具的量值溯源中具有廣泛、深入的應(yīng)用。在已知的應(yīng)用領(lǐng)域中，分光光度計(jì)、酶標(biāo)分析儀和農(nóng)藥殘留分析儀等化學(xué)儀器，以及透射式煙度計(jì)、霧度計(jì)和色差計(jì)等光學(xué)儀器的量值溯源中均需要使用到高精度分光光度計(jì)。

目前在測(cè)量與計(jì)量領(lǐng)域使用的最高精度分光光度計(jì)，不僅波長(zhǎng)范圍能夠滿足使用需求，透射比與雜散光部分也具有明顯的優(yōu)越性，表2比較了目前市場(chǎng)上的兩種常見(jiàn)高精度分光光度計(jì)特性，并與光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的技術(shù)要求做了比較。高精度分光光度計(jì)在每個(gè)參量上均優(yōu)于光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的性能要求，完全可以滿足量值溯源的要求。

表2 高精度分光光度計(jì)的計(jì)量特性

根據(jù)JJG 1034—2008《光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光器檢定規(guī)程》，標(biāo)準(zhǔn)濾光器包含透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片、吸收型波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片、干涉濾光片和雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片。透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片一般包含中性灰玻璃濾光片、鍍金屬膜濾光片和重鉻酸鉀濾光片等。波長(zhǎng)型標(biāo)準(zhǔn)濾光片包含干涉濾光片、氧化鈥濾光片、鐠釹濾光片和鐠鉺濾光片等[2]。光譜光度計(jì)檢定裝置作為開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)濾光器的計(jì)量設(shè)備，其計(jì)量特性要求比較高，具體為：波長(zhǎng)分辨力優(yōu)于0.05 nm，波長(zhǎng)示值誤差優(yōu)于±0.20 nm；特征波長(zhǎng)點(diǎn)透射比示值誤差優(yōu)于±0.001；雜散光輻射水平低于1×10-5；光譜范圍滿足工作需要。

根據(jù)化學(xué)儀器相關(guān)的檢定規(guī)程，高精度分光光度計(jì)主要用于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和濾光片的定值：

1）工作級(jí)分光光度計(jì)用于波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與濾光片、透射比標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（紫外光區(qū)濾光片和光譜中性濾光片）和雜散光標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中[3]；

2）酶標(biāo)分析儀計(jì)量中使用的標(biāo)準(zhǔn)干涉濾光片光譜中性濾光片，如圖1a所示[4]；

3）煙度計(jì)計(jì)量中使用標(biāo)準(zhǔn)中性濾光片，如圖1b表示[5]；

圖1 濾光片

4）農(nóng)藥殘留分析儀計(jì)量中使用光譜中性濾光片[6]。

使用高精度分光光度計(jì)給各類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和濾光片賦值的結(jié)果如表3所示，這些測(cè)量結(jié)果與計(jì)量技術(shù)規(guī)范中要求的技術(shù)指標(biāo)相符，或者優(yōu)于對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。在實(shí)際開(kāi)展計(jì)量的工作中能夠有效地保障量值傳遞的準(zhǔn)確度與可靠性。

表3 高精度分光光度計(jì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和濾光片的測(cè)量不確定度

3 結(jié)束語(yǔ)

上文的論述能夠充分地說(shuō)明高精度分光光度計(jì)的優(yōu)越性能夠保證其作為量值溯源中標(biāo)準(zhǔn)器具的可靠性與準(zhǔn)確性，并且在越來(lái)越多的化學(xué)與光學(xué)測(cè)量中發(fā)揮作用，比如：水質(zhì)分析中，對(duì)超低含量的吸光類物質(zhì)的含量測(cè)定、玻璃鍍膜的透光性測(cè)量、液體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度的定值和標(biāo)準(zhǔn)色板的定值等。值得一提的是，目前市場(chǎng)上的高精度分光光度計(jì)都是國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的分光光度計(jì)還不能作為標(biāo)準(zhǔn)器具，這類儀器的國(guó)產(chǎn)化是十分必要而有意義的。