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Q&A-紫外可见分光光度计

1.  如何看UV系列的参数以及UV的选型

答:目前在岛津苏州工厂生产1240170024502550四个型号,四款产品从高到低,适合不同类型的用户。

1240属于入门机型,单光束,狭缝5nm,价格便宜,体积小巧,指标够用,0.05%杂散光

1700属于中档机型,双光束,狭缝1nm,性价比高,无需电脑控制,操作简单,功能强大。双光束,0.04%杂散光以及1nm狭缝是最大的卖点。

2450/2550属于中高档机型,双光束,狭缝0.1-5可调,检测器为光电倍增管,性能指标比1700又高一个档次。使用电脑控制更简单容易,新的UVProbe软件,提供了强大的功能。适合对仪器要求高,资金也比较充裕的用户

初级用户:工厂简单的测试,学校中学生学习使用,12401700

中级用户:做精度较高的测试,需要双光束产品,使用17002450

高级用户:做研究性工作,对仪器参数指标要求比较高,制药行业,使用24502550

专业用户:做光学测试等需要用到31503700,做化学测试的时候一般不需要。在做光学测试时,经常要测定镀膜玻璃的反射率,因为镀膜玻璃的反射率很低,这时就需要用超低杂散光的机型才能准确测定。

2.  什么是Lambert-Beer定律,为什么Lambert-Beer定律会发生偏移?

答:Lambert-Beer定律是光吸收的基本定律,也是分光光度分析法的依据和基础。当入射光波长一定时,溶液吸光度A是待测物质浓度和液层厚度的函数。LambertBeer分别于1760年和1852年研究了溶液的吸光度与溶液层厚度和溶液浓度之间的定量关系。当适当波长的单色光照射固定浓度的溶液时,其吸光度与光透过的液层厚度成正比,并与溶液的浓度成正比,此即Lambert-Beer定律,其数学表达式为A=kcl 式中k为比例系数,与溶液性质、温度及入射光波长等因素有关。

偏离Lambert-Beer定律的因素有很多,其中包括与测定样品溶液的因素,也有仪器的因素。

溶液因素包括: eq oac(,1)1推导Lambert-Beer定律的过程中暗含了溶液中各组分为质点且不相互作用的条件,但在实际样品中,可能发生离解、缔合、互变异构等变化的影响; eq oac(,2)2溶剂对吸收光谱的影响; eq oac(,3)3当试样为胶体、乳液或悬浮样时,会发生光散射而损失,对紫外区的测定影响更大。

与仪器有关的因素:严格来讲Lambert-Beer定律只适用于单色光,但实际上完全的单色光无法达到,实际得到的光源为一定带宽的复合光,由于吸光物质对不同波长的光的吸收能力不同,就导致了对Lambert-Beer定律的负偏离。在所适用的波长范围内,吸光物质的吸光系数变化越大,这种偏离就越显著。
 

3.  何为杂散光,超低杂散光有什么意义?

答:杂散光(Stray Light)指的是检测器在给定波长所接收的光线中杂有不属于入射光束或通带外部的光线。杂散光是由于光学系统中光栅不洁净,狭缝毛刺,反射镜、透镜不洁净,光学系统密封不好等原因造成的。因为国内的生产工艺水平比较低,所以国内厂家产品在杂散光这个指标上和进口仪器差距较大。

杂散光的测定:用1cm石英吸收池,以水为参比溶液,在220nm波长处测定碘化钠溶液(10g/L)的百分透射率。测定值即为220nm下的杂散光值。其它波长杂散光的测定方法类似。

    如非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯-比耳定律的偏离,其中最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。朗伯-比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。但难以获得真正的纯单色光。大多数分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带,它仍然是具有一定波长范围的复合光。而复合光可导致对朗伯-比耳定律的正或负偏离。所以杂散光是分光光度计的重要指标之一。杂散光一般要求至少在0.1%以下才可以保证比较好的结果,在溶液浓度较浓时,即使是很小的杂散光都可能会带来很大的误差(见附件-杂散光造成的相对误差计算表)。所以杂散光是分光光度计的重要指标之一。 ΔA=log(T'/T0)=log((T0+S)/(1+S)/T0)=log((1+S/T0)/(1+S))=log((1+S*10^A0)/(1+S))

    杂散光这个指标相对于波长范围、带宽等指标而言,不易被客户理解,但在销售时需要向客户强调杂散光这个指标,从这个指标上可以明显看出国产仪器和进口仪器的差距。

    下图所示为杂散光造成的标准曲线的弯曲

  

4.  什么是单光束,比例双光束,双光束?

答:单光束(Single Beam)仪器只有一路光束,一个检测器,测定时先测定参比,再测定样品,操作复杂繁琐,系统误差较大。如1240

    双光束(Double Beam)仪器有两路光束,一束参比,一束样品,一般中高档仪器均采用这种方式。

    比例双光束(Dual Beam)或被称为假双光束,也有两路光束,但其中的参比光束不通过参比池直接检测,相当于只扣除了光源的影响,并没有扣除参比的影响,也需要先扣除参比。是介于单光束和双光束之间的方式。常见机型为日立1800CARY-50

 

5.  噪声是如何定义的?

答:分光光度计中噪声参数一共有两种定义:P-PRMSP-Ppeak-peak)峰-峰值是两个峰之间的高度差,RMSRoot Mean Squrea)就是测多次数据,计算出平均值的标准偏差作为噪声值,一般来说RMS要比P-P小一个数量级,相差510倍,但是两者之间并无直接换算关系。

    岛津UV2450/2550产品的噪声参数只有P-P值,而大多数厂家表示值为RMS值,两者不能直接比较。普析通用经常会说岛津UV噪声大,而实际情况并不是这样的,是由于厂家之间评价机器性能的方法不一样所造成的。

 

6.  什么是积分球,在什么情况下使用积分球?

答:光通过固体样品时,因产生折射而使光束改变方向,因此,光路未放置样品时(100%光)与样品透射率测定时,入射检测器的光束形状是不同的。若样品带有类似透镜的曲面时,两者之间的差异更大,下图a是直接受光的情况,测定光超出检测器的受光面,多数场合出现透射率大幅度降低。与此相反,根据样品的光折射,有时测定光集中于受光面灵敏度高的部分,透射率的测定结果比预期的要好。为避免这样的误差,需要有一个根据光束形状的变化能将透过样品的全部光能量均一补足的受光部。欲达到此目的,图b中的积分球是最合适的方式。 这种方式光束只要由入射窗进入球内,那么在球内的白色扩散面就均一反射,然后通过球的小孔使光进入检测器。积分球唯一的缺点使球内产生扩散反射,光能量损失较大,使灵敏度降低。

7.  什么是斩波器,什么是分束器?

答:斩波器或斩光器(Chopper)和分束器(Beam Splitter)都是双光束分光光度计中的分光元件,将单束光分为两束,但是原理不一样。分束器是办透半反镜,将一半光反射,一半光透过,通常使用在用光电二极管作为检测器的低端机型上。斩波器是一个旋转的半圆镜,一半可以透过,一半可以反射,以一定的频率旋转,达到分束的目的,通常使用在以光电倍增管为检测器的高端机型上。

 

8.  UVProbe软件的优点有哪些?

答:光谱、光度、动力学和报告生成器4大功能模块;


       支持GLP/GMP认证,保准了数据的可靠性,支持IQ/OQ认证; 
       包括了对应于FDA CRF part 11 的保留原始数据和操作记录的功能;

  所见即所得的报告生成器,随心所欲编辑报告格式;

 全中文操作,强有力的在线帮助功能;

 强大的扩展功能。

 9.  UV-1240/UV-1700的打印机如何配置

答:UV-1240/UV-1700可选择EPSON的针式打印机,国内常见型号:LX-300+9针)市场价¥1600LQ-300K+24针)市场价约¥1800,均可以使用。


    10. 分光光度计的应用领域

答:分光光度计是实验室最常见的仪器,在有机化学、无机化学、金属、制药、环境、卫生、光学等领域均有广泛的应用。很多专用的分析仪器实质上都是一个简单的分光光度计,例如:甲醛、氨氮测定仪、农药残毒快速检测仪、蛋白质/核酸定量仪都是由简单的分光光度计衍生出来的,添加一些附件和软件,就可以做到功能的扩展。相对于价格昂贵而构造简单的专用分光光度计,岛津的分光光度计的性能和指标都要高很多,可操作性和易用性也不会差很多。尤其是核酸/蛋白质的测定,12401700配上相应的软件就可以完成,性能比生化专用仪器高,价格还比专用仪器低。但需要用户接受。


   11. 为什么透过率T可以超过100%,吸收值A可以为负值?

答:A=log(1/T),所以透过率超过100%和吸收值为负等价。透过率的定义为投射光和入射光之比,可实际上并无法测量入射光。实际测定值为参比/样品,当参比的吸收值高于样品时,透过率就会超过100%,吸收值即为负值


12.
其它的一些指标:

答:检测范围:190-1100为使用光电池为检测器的机型的标志,而使用光电倍增管的机型通常为190-900,因为通常光电倍增管在900-1100下灵敏度不够,如果需要做的话,需要更换专用的红敏光电倍增管。某些品牌的机型在紫外区能作到175,但需要有氮气吹扫。某些高端机型可以做到3300,如3150/3700

光度范围也是常见的指标,2450/2550可以测到51700可以测到3。可以测到的最大吸光度和杂散光有很大的关系,杂散光低,最大吸光度就高;杂散光高,最大吸光度就低。直接将杂散光代入A=log(1/T)即可得最大吸光度值,杂散光高,而光度范围大是没有意义的!

检测器:中低端机型为光电池,高端机型为光电倍增管。光电池也叫半导体检测器或固态检测器。优点是成本低,不需要外电源和放大装置,但受强光照射或使用时间过长会产生疲劳现象。光电倍增管实际上是多级倍增的光电管,内部有多个打拿级,内增益极高,灵敏度比一般的光电管高200倍,是目前灵敏度最高,相应速度最快的一种光电检测器。两者相比,光电倍增管灵敏度高,相应快。因为其灵敏度高,故可用于较小的单色器狭缝。

PbS以及InGaAs检测器均可用于近红外区。

光谱带宽:指从单色器射出的单色光谱线强度轮廓曲线的1/2高度处的谱带宽度(如下图所示)。用来表征仪器的光谱分辨率。按照比尔定律,带宽应该是越小越好,但是当带宽过小时,光强过小,检测器接受的信号强度不够,造成信噪比过大,也得不到好结果。

 13. 氙灯好还是氘灯加钨灯好

答:氙灯的光谱范围较宽,几乎可以覆盖紫外到可见。而且和氘灯和钨灯相比,单一光源不需要光源切换,结构简单,成本低。但是也有很多的缺点,如 eq oac(,1)1光谱范围不够宽,250-750nm eq oac(,2)2只在测定的时候闪烁,可能会不稳定, eq oac(,3)3只用在低端机型,高端机型还是使用氘灯+钨灯作为光源。

 

    14. 紫外附件

吸收池:石英/玻璃吸收池,因为玻璃在紫外有吸收,所以只能用在可见光区,如果需要测定紫外区吸收,必须使用石英比色皿。如果需要测定2600nm-3300nm处的吸收,需要配红外专用吸收池。 

UVmini样品室组件,UVmini是单光束设计,比色池支架直接安装在样品室壁上,所以如果需要安装一些附件的话,需要此样品室组件

多联池:为测定方便使用,有46816联池,816为微量池,有50/100uL两种规格,4联池为手动,6816联池为自动。 

恒温池架:有循环水和电子冷热式池架两种 

自动分析:用蠕动泵CPS将样品吸入流通池测定,可选配自动换样器

现场测定:应用光纤测定 (MultiSpec-1500

浑浊样品测定:需要采用毛玻璃或积分球进行测定 

积分球:内部涂层为MgOBaSO4,内置光电倍增管,可将所有入射光漫反射到光电倍增管上,用于测定漫反射和全反射。透射测定用吸收池,漫反射用0度入射测定,全反射用8度入射测定。UV-2450/2550的积分球有2种,24022002408度入射,只能测定漫反射;220008度可切换,可测定漫反射和镜面反射。 

大样品室:将光束从样品室种引出,在更大的样品室中测定,测试更大的样品,还可以配备更多的附件,如:绝对反射测定装置。 

绝对反射率测定装置,需要配备相应的大样品室和试样台积分球组件,而且在反射角为3045度时需要配偏光镜组件(此偏光镜组件只能用于绝对反射装置) 

相对反射率测定装置,测定值为和标准反射镜的相对值。此附件中已经包含了一对标准反射镜