分光光度計雜散輻射率

陳君雄

摘 要：文章分析了分光光度計雜散輻射率產生的原因，及其對測量值的影響，并提出了減小和消除雜散輻射率的方法。

關鍵詞：雜散輻射率；分光光度計；研究分析

雜散輻射率一直是分光光度測量的一個重要影響因素，它的存在會使比爾定律產生偏移，JJG178-2007《紫外、可見、近紅外分光光度計》檢定規程中，對不同級別的分光光度計的雜散輻射率分別進行限定：A段雜散輻射率要求為：220nm處分別不超過0.1%、0.2%、0.5%、1.0%；B段雜散輻射率要求為：360nm處分別不超過0.1%、0.2%，0.5%、1.0%；420nm處分別不超過0.2%、0.5%、1.0%、2.0%。

1 雜散輻射率的產生原因

雜散輻射率是指在單色光波長一定間隔（一般為五個光譜帶寬）范圍之外，通過單色器所得到的全部輻射能，雜散輻射率的大小，反映了出射光束的光譜純度。

對于分光光度計而言，雜散輻射率包含了三方面的輻射能，一是波長與測量波長相同，但由于種種原因偏離正常光路，在不通過樣品的情況下，直接射到光電接收器上的輻射能；二是雖然經過了樣品，但是由于光學系統色散原件及反射透射鏡的缺陷，如不必要的反射面、狹縫的缺陷、灰塵的散射、光學件（如光柵、透鏡、反射鏡等）表面的損傷、霉斑、準直系統內部或有關隔板邊緣的反射、光學系統的像差、熱輻射或熒光引起的二次電子發射、單色器內壁黑化處理不妥、不均勻色散等產生的進入光電接收器的非測量波長輻射能；三是暗盒和樣品室未蓋嚴從外部漏入的光線。

2 雜散輻射率對測量的影響

雜散輻射率的存在會使朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律產生偏移。雜散輻射率是分光光度計的關鍵性技術指標，是分析誤差的主要來源，它決定了儀器分析樣品的濃度范圍，特別是濃度的上限，當一臺分光光度計的雜散輻射率一定時，被分析的試樣濃度越大，其分析誤差就越大，它能使建立的標準曲線彎曲。過大的雜散輻射率不但會淹沒小吸收峰，造成光譜圖線條的連續不光滑，還會降低儀器的測量準確度，筆者曾經檢過雜散輻射率高達30%T的分光光度計。根據朗伯-比爾定律：

A=-lgT

如果存在雜散輻射率，則A=-lg（T0+Ts）

T0為樣品引起的透射比值，Ts為雜散輻射率引起的透射比值，從式中可以看出Ts越大，T0越小，雜散輻射率對測量的影響越大。

3 減小和消除雜散輻射率的方法

3.1 選擇購買具有優良光學系統的分光光度計，這些儀器制作精良，能夠將固有的雜散輻射率降到最小，例如好的單色器雜散輻射率就比較小，光柵式單色器一般比棱鏡式好。

3.2 儀器應放置在無振動的工作臺上，振動會使準直系統的零件松動，光路位置偏移，狹縫變大變小，從而引起雜散輻射率變大。

3.3 儀器應放置在粉塵小的場所，粉塵會附著在光學元件的表面，也會通過狹縫等縫隙進入光接收器及單色器的暗盒，降低單色光的能量、增加光的散射，引起雜散輻射率變大。

3.4 儀器應放置在干燥的場所，潮濕會使光學元件表面發霉受腐蝕，引起雜散輻射率變大。

3.5 確保暗盒和樣品盒的密封性，防止不必要的光線進入光電接收器。

3.6 對于雜散輻射率已經超差的儀器，首先應該對光學元件特別是單色器進行處理，根據筆者十多年的工作經驗，90%以上的雜散輻射率超差都是因為粉塵和潮濕引起的，特別是在飼料廠、冶金廠等單位使用的儀器。對各光學元件的玷污和發霉可用無水酒精和乙醚的混合液（按1：6比例配制）進行清洗，然后用電吹風吹干，對單色器出射孔的保護玻璃尤其要清洗干凈，這片玻璃的散射對雜散輻射率影響最大。其次，暗盒內表面銹蝕剝落、損傷也要及時處理，防止不必要的反射。最后，光源的位置要調整到最佳狀態，光源的光線經準直鏡后，與光軸平行完整地進入光孔，也是有效減少雜散輻射率的手段之一。