紫外可见分光光度计基线平直度的研究

李昌厚

（中国科学院上海生物工程研究中心  上海  200233）

摘要 本文论述了紫外可见分光光度计（UV-VIS）基线平直度（BF）的重要性；指出了目前上在UV-VIS的BF的测定方法上的一些错误作法；讨论了影响UV-VIS的BF的主要因素。本文可供UV-VIS的研究者、制造者和使用者们参考。

0 前言
BF是表征UV-VIS各个波长上噪声（N）的技术指标^[1]。而N又是UV-VISzui重要的技术指标之一^[2]。他决定UV-VIS的分析检测下限或灵敏度，是广大用户非常注重的技术指标之一。因此，BF是UV-VIS非常重要的技术指标。本文京对UV-VIS的BF作一简单论述；并对有关问题进行讨论。本文可供有关科技工作者们参考。

1 BF的重要性
因UV-VIS的N，会直接影响仪器的信噪比（S/N）。所以，N是限制UV-VIS分析检测下限的主要因素^[3]；目前，上UV-VIS的生产厂商，一般都给出仪器在500nm处的N（称之为整机的N）；其测试条件为：波长500nm\SBW 2nm\0 Abs、开机后预热半小时，时间扫描一小时，取其中任意10分钟峰-峰值的zui大作为N。而UV-VIS的使用者往往要在不同的波长上使用。所以，只给出500nm处的整机N，远远不能满足使用者的要求。因此，提出了BF的概念；UV-VIS的BF被定义为在全波段内每个波长上的使用灵敏度和整机的使用范围。它是用户zui关心的技术指标之一。所以，BF在UV-VIS中显得特别重要，一切UV-VIS的设计者、生产者和使用者都不能忽视BF这个指标。

2 BF的测试方式
任何分析仪器，在讲它的技术指标时，都必须首先讲这个指标的测试方法。否则，毫无意义。目前，上对UV-VIS的BF的测试方法，一般是在SBW-2nm、0 Abs的条件下，从长波长向短波长对仪器进行全波长慢速（或中速）扫描。而后，在全波长范围内，找出N的峰-峰（P-P）值中zui大的一点，作为改仪器的BF。这种测试方法是正确的。但是，目前，上有许多科技工作者都不注意这个问题；如：日本岛津的UV-2401PC,给出的仪器波长范围是
190－900nm，BF为±0.001 Abs；但是笔者发现：UV－2401 PC的BF只能在200-800nm内才能保证为±0.001 Abs。这就意味着UV－2401 PC能保证BF为±0.001Abs的使用波长范围只能是200－800nm。这种给BF的方法是不对的。它既偏离了BF的定义，又会误导使用者。特别值得注意的是，还有的公司把BF和N混为一谈。如日本的日立公司，他们在U－1500、U－2001、U－2010等UV－UIS中^[4]，给出了U－2001、U－2010的“基线漂移为±0.002 Ab（200－950nm）、U－1500的基线漂移为N／A”；显然，这里的“基线漂移”，是指的BF。而U－1500、U－2001、U－2010的波长范围为190－1100nm，因此，这种只给出200－950nm的BF是不符合BF定义的。尤其，在U-1500中，给出的基线漂移为N／A，这种给法更是莫名其妙！另外，日立公司又给出了U－1500的“基线稳定性为0.001 Abs／小时；U－2001、U-2010的基线稳定性为0.0003 Abs／小时（500nm处）”。但均未给出BF。很显然，日立公司的这些仪器的设计者，既未搞清稳定性的概念，又把BF和N混为一谈了。
笔者发现目前上，除美国的P－E等少数公
司以外，在BF这个指标上类似日本岛津和日立作法的厂商非常多。
中国亦如此，因此，这个问题很值得*的有关科技工作者们高度
重视。
在BF的表示方法和测试方法上产生上述现象的原因，
主要有三个：
1）不懂得BF的重要性，与N的区别；
2）既未搞清BF的物理概念，又未去认真研究。
3）为了商业上的需要；如不这样写，会影响销售。

3 影响BF的主要因素
3.1 滤光片或光学元件上有灰尘，会产生散射而引起N；使BF变差；
3.2 滤光片未安装好，而不同波段采用不同的滤光片；所以，滤光片切换时会产生N，使BF变差；
3.3 光源（氘灯、钨灯）切换时产生N，此N一般在340-360nm左右出现，从而使BF变差；
3.4 F测试时扫描速度太快，也会影响BF；使BF变差；笔者对北京普析通用的TU－1901的BF进行了测试，发现：慢速扫描时，BF为±0.0005 Abs，中速扫描时，BF为±0.0014 Abs，快速扫描时，BF为±0.0035 Abs；
3.5 电学方面的N太大，特别是放大器和光电转换元件的N，会使BF变差；
3.6 光学部分未调整好，会使信号减小，信噪比（S/N）变小，使BF变差；
3.7 环境因素（如振动、电磁场干扰、电压不稳等）影响，使BF变差。

4 讨论

4.1 BF与整机N的主要区别
BF和整机N二者有根本的区别：
1）物理概念不同：
BF：仪器全波段内每个波长上的N；与滤光片切换和光源切换有关；
N：仪器在500nm波长上的N；与滤光片切换和光源切换无关；
2）测试时仪器状态不同：
BF：仪器处在运动状态，仪器的波长始终在变化；
N：仪器处在静止状态；仪器的波长始终不变；
3）测试波长位置不同：
BF：测试仪器的全波长范围内每个波长的N；
N：测试仪器固定在500nm处的N；
4）扫描方式不同：
BF：波长扫描方式；
N：时间扫描方式；
5）影响因素不同：
BF：如（“3”所述）；
N：主要是电子学部分的元器件引起（特别是放大器和光电转换元件），也包含少量的光N；
6）对使用的影响不同：
BF：限制仪器实际可使用的波长范围、影响仪器各个波长的检测下限；
N：只影响仪器500nm处的检测下限；主要作为比较仪器的依据之一，但也能据此粗略看出仪器性能好坏。
目前，国外仪器的的BF为±0.001 Abs（如Lambda 900^[5]、Cary 500^[6]等）；中国仪器的的BF为±0.001 Abs（如TU-1901^[7]等）国外仪器的的N为±0.0002 Abs（如Lambda900^[5]、Cary500^[6]等）；中国仪器的的N为±0.00035 Abs（如TU－1901^[7]等）；

4.2BF与漂移（S_D）的主要区别：
1）物理概念不同：
BF：全波长范围内，各个波长上的N；与滤光片和光源切换有关；
S_D：与时间有关的光度值的变化量，主要影响因素是仪器的电子学部分；
2）测试条件不同：
BF：在0 Abs、SBW＝2nm的条件下，进行全波长慢速扫描；
S_D：在0 Abs、SBW=2mm、波长固定为500nm的条件下，进行时间慢速或中速扫描；
3）影响的因素不同：
BF：影响BF的因素有七个（见“3”）。
S_D：影响SD的主要因素是UV－VIS的电子学系统（主要是电源）和环境（电磁场、温度、湿度等）。

4.3 目前国内外科技工作者对BP的认识、运用方面的主要错误倾向
国内外的许多科技工作者，对UV-VIS的BF的重要性尚未引起足够重视；在BF的运用方面还存在许多错误；其具体表现如下：
1）不给BF：国内外许多UV－VIS的制造商，根本不给出UV－VIS仪器的BF；
2）许多制造商，在给出UV－VIS的BF时，千篇一律的写成±0.001 Abs；如Lambda9、2401PC、2501PC^[8]、Cary50和中国许多仪器等；
3）不给全波长范围内的BF；如许多仪器给出的波长范围为190—1100nm，但给出的BF的波长范围为210－800nm。
以上三种作法都是不对的，其理由是：
1）如果不给BF，使用者将不知自己所使用的波长上
的N，因此，所使用的波长处的检测下限是未知的。
2）并非UV－VIS的BF都是±0001 Abs；如北京普析通用仪器公司的所有TU-1901给出的BF均为±0.001 Abs，但笔者对它进行过多次实际测试，结果并不都是±0.001 Abs：*次实测结果为±0.0005 Abs；第二次是±00008 Abs，实测另外三台，结果分别为：±00008 Abs、±00005 Abs、±00007 Abs；该公司的TU－1221给出的BF也为±0001 Abs，但其实测BF可达±0.0008 Abs（中国环境监测总站1997年10月实测^[9]）。
而国内XX厂给出的UV－VIS的BF为±0.001 Abs，笔者实测为±0.004 Abs相差4倍。
3）至于不给全波长范围内的BF，笔者认为更是不对的；因为：*、未搞清BF的概念或定义；第二，不能保证UV-VIS的使用范围，可以说是虚指标。第三，会误导使用者；使使用者误认为制造厂给的BF就是指的全波长范围内的BF；但这种现象比较普遍，中国、外国都有。所以，用户要特别对此引起高度重视。
4.4 如何保证或提高UV－VIS的BF
1）设计者：要从理论上搞清BF的概念、要把BF与N真正区分开来；并在设计时要严格控制影响BF的因素；2）生产者：要重视BF对整机的影响。生产中要重视对BF的测试和质量控制；要研究BF的测试方法，保证科学、准确的测出BF！并要在说明书中明确给出整个波段范围内的BF；不能给出模棱两可的指标。
3）使用者：要重视BF对分析测试结果的影响，要重视对BF的检查，要经常测试BF；一旦发现问题要及时解决。