紫外可见分光光度计的维护及期间核查方法
紫外可见分光光度计具有灵敏度高、选择性好、操作便捷等特点，可以对大样品进及固体样品进行分析，被广泛应用于冶金地质、机械制造、环境保护、农业林业等领域，尤其在化工、医药、食品、环境检测等行业，紫外可见分光光度计是一类很重要的分析仪器。
随着对紫外可见分光光度计测定精密度及准确度要求的提高，相关工作人员需要规范操作，减少试验中各环节的失误，以保证测量数据的准确性，从而保证科研的严谨性。为了提高仪器设备的可靠性，仪器操作者需要懂得仪器的日常维护，以及对主要技术指标的简易测试方法，并定期对仪器进行核查维护，实施误差控制，以保证测量数据的有效和仪器状态的稳定。
本文对紫外可见分光光度计的基本结构和工作原理进行了介绍，分析了常见故障的来源及解决方法，结合工作经验给出了常用期间核查方法和使用注意事项。该方法为保证仪器的最佳性能和延长仪器的使用寿命发挥出较大的应用价值，且降低了实验室维修率，提高了仪器管理水平。
1 仪器基本性能分析
1.1 仪器结构
常用紫外可见分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器、信号处理系统等部分组成，如图 1 所示。
光源的功能是提供足够强度且稳定的连续光谱，紫外光区常用的有氢灯和氘灯，可见光区常用钨灯、卤钨灯；单色器是用来将光源发出的复合光分解并从中分出所需高纯度单色光的装置，主要组成为入射狭缝、色散元件、透镜等；吸收池分为玻璃和石英两种材质，可见光区两者均可使用，紫外光区必须用石英吸收池；检测器又称为光电转换器，可用光电转换元件检测透过光的强度，将光信号转变成电信号，常用的光电转换元件有光电管、光电倍增管以及光二极管阵列检测器等。
紫外可见光光度计工作过程如下：光源通过狭缝投向单色器，光线在这里被分解为一个连续的色带，并经由狭缝过滤成具有一定宽度的单色光；光线再通过吸收池、检测器，使光信号变成电信号，经放大处理最后通过显示器显示。1.2 仪器主要特点
紫外可见分光光度计种类繁多，按照光路系统可分为单光束和双光束分光光度计；按照测量方式可分为单波长和双波长分光光度计；按照绘制光谱图的检测方式分为分光扫描检测与二极管阵列全谱检测。
仪器使用前，操作者应先了解仪器的结构和工作原理，以及各个选项的功能。未接通电源之前，应对仪器的安全性能进行检查，保证电源接线牢固，通电良好，各个调节旋钮起始位置正确。影响稳定性的因素主要有仪器自身、电源及环境条件等，结合 JJG 178–2007 《紫外、可见、近红外分光光度计 检定规程》及日常操作经验，一般要求安装稳压电源以确保仪器的电压为 (220±22) V，电源频率为(50±1) Hz。此外，仪器所处环境应干净、防尘，周围无强电磁场、强震动干扰，不受强光直射，保持温度在 10~35℃之间，相对湿度不大于 85%。在仪器的使用过程中，若大幅度改变测试波长，需稍等片刻，待灯热平衡后，重新校正“0”和“100%”点，再进行测量。
2 仪器故障处理及期间核查
2.1 仪器常见故障及处理
一般情况下，紫外可见分光光度计多数故障是光路原因。遇到仪器故障时，可以先检查以下几项做初步排查：
（1）钨灯不亮。一般原因为灯丝烧断或者没有灯电压，可用万用表的电阻档和电压档对钨灯灯丝是否通断以及灯电压的有无 ( 灯电压一般在 10 V左右 ) 进行检测。
（2）氘灯不亮。采用全波长扫描，若此时紫外区谱图轮廓上有许多毛刺，则可判断灯寿命到期；若新换氘灯依然不亮，则可能是电路问题，此时可以用万用表检测氘灯的灯丝电压，正常情况下，起辉前灯丝电压为 10 V，阳极电压为 350 V，起辉后灯丝电压为 7 V，阳极电压为 90 V。也可以通过氘灯起辉后的辉光颜色进行判断。随着灯使用时间的增加，辉光的颜色会由蓝 – 粉 – 白逐渐变化，同时灯周围臭氧的味道也会逐渐减弱，一般辉光到达粉色时灯基本可以进行报废处理。
（3）全波段基线噪声大。全波段基线噪声大的主要原因是光源镜劣化，这是由于光源镜距离光源灯最近，长时间受到灯照射破坏了镜子表面镀膜的光洁度，减弱了光源镜的反射率，从而导致仪器信噪比的降低。可用目视法检查光源镜表面，优良的光源镜面呈黑色，劣化后的光源镜呈白色，并留有光灼烧的痕迹。此外，还应检查石英窗是否被污染，若有污染，则可用乙醇擦拭清除。
（4） 部分区域基线噪声大。可见区噪声大多为钨灯老化所致，可采用钨灯能量检查进行判断；紫外区噪声大多为氘灯老化所致，可参照全波长扫描或氘灯起辉后的辉光颜色进行判断；也可能是某些常年暴露在空气中的光学器件的问题，例如透镜、石英窗等，可采用乙醇擦拭。
（5） 吸光值结果出现负值。吸光值结果出现负值，一般是没有做参比溶液空白，样品的吸光值小于空白参比溶液，可以尝试将参比溶液与样品液调换位置，若此时吸光度值不小于 0，则确信如此，此时将参比溶液和样品溶液复位，重新做空白记忆或用参比溶液配置样品溶液即可。
（6）没有检测信号输出。没有检测信号输出，多数情况是由于没有光束照射到样品室内造成的，可将波长设定为 530 nm，狭缝调至最宽档位，在黑暗环境下，将一张白纸放置于样品室光出口处，观察白纸上有无光斑影像，若无光斑，则需要进一步检查光源镜是否转到位，双光束仪器的切光电机是否有转动 ( 耳朵可以听见电机转动的声音 )。
（7）仪器不能调“0”或“100%”。仪器不能调“0”或“100%”，应检查光门是否完全关闭；检查仪器是否长期不用，若严重受潮，应及时更换或烘烤干燥剂；检查光能量是否足够；查看比色皿架是否安装到位，且是否稳定；查看比色皿在比色皿架中放置的位置是否一致，表面是否洁净。
（8）测量数据重现性不佳。若比色皿支架为推拉式，考虑是否由于支架受溶液腐蚀导致底部滑轨和轴承生锈，从而使支架定位产生偏移，使得测试光束每次照射到比色皿的位置不同，影响测定结果的重现性；若排除仪器自身原因后，最大的可能是样品溶液不均匀所致，可更换一种稳定的试验样品进行验证。
2.2 仪器期间核查及维护
期间核查是为了保证对仪器检定状态的可信度，在两次检定之间进行的核查。在两次检定之间，分析仪器工作者要根据使用情况对仪器进行至少一次的期间核查，目的是了解仪器的运行状态，排除仪器不稳定性对检验结果的影响。
仪器操作过程主要受光源、波长、吸收池以及相应方法的影响，因此期间核查可以从以波长准确度、测量重复性、杂散光、光源、单色器、检测器、吸收池、吸收曲线、溶剂等方面着手。
2.2.1 波长准确度
波长准确度是指仪器显示的波长数值与单色光的实际波长值之间的误差，由于硫酸镍溶液于460，550 nm 波长处的读数相关联，一个升高另一个则降低，常用硫酸镍溶液 ( 硫酸镍溶液的制备：将硫酸镍溶于 0.1% 的硫酸中，用量的多少以在 510 nm 测得的透光度达 80% T 为准 ) 监测紫外可见分光光度计的日常工作状态。方法如下：在不同时间，分别测定波长为 400~700 nm 处硫酸镍溶液的吸光度，记录数值并保存，比较前后两次数据的相对误差，即可知仪器波长的准确度，硫酸镍溶液监测仪器工作状态如图 2 所示。
2.2.2 测量重复性
测量重复性关乎测量数据的有效性，应定期进行重复性检查。
在波长、工作状态、电源电压、吸收池配套等合格的前提下，进行重复性检查。将分析纯重铬酸钾置于 150℃烘箱中干燥 2 h，取出，放置在干燥器中冷却，精准称量 0.600 6 g 重铬酸钾于 1 000 mL 容量瓶中，用 0.1 mol／L 的硫酸溶液溶解并定容，于波长分别为 235，440 nm 处对该溶液连续测 3~5 次，计算测量结果的最大误差，小于 1% T 即为合格。选择每季度对紫外可见光区进行监测，以保证仪器在使用有效期内处于可靠状态。仪器重复性测量结果见表 1。
杂散光是非信号波长的光辐射照射在探测器像元上产生的误差信号，是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源，杂散光的高低直接影响测量浓度的上限。杂散光的产生与光学元件老化、脏污、错位、损坏有关，也与整台机器光敏部位的密封不严有直接关系。
定期检查杂散光有利于及时发现仪器问题，起防患于未然的作用。方法如下：监测紫外光区杂散光波长为 220 nm，先用蒸馏水调零，然后在石英吸收池中倒入适量 (10±0.1) g／L 的 NaI 溶液，若NaI 的吸光度大于 2.00，则为正常；监测紫外光区杂散光波长为 360 nm，先用蒸馏水调零，然后在石英吸收池中倒入适量 (50±0.1) g／L NaNO2 溶液，若NaNO2 的吸光度大于 2.00，则为正常。
2.2.4 光源、单色器、检测器
紫外可见分光光度计的光学系统 ( 光源、单色器、检测器 ) 在其常用波长区域 (190~1 100 nm) 中的响应值不同，仪器如果不做基线校正，即使不放样品，在该范围内的吸光度值或透过率也不会成一条直线，为了保证测试的准确性，要对仪器进行基线校正。方法如下：仪器充分预热后，将两只盛有空白溶液的比色皿放置在样品和参比光路中，选择合适的分析波长，调整校正波长范围略大于分析波长范围，例如分析波长设定范围为 220~500 nm，那么校正波长应设定为 210~510 nm，等待校正结束后再将波长设定至 220～500 nm，然后选择基线校正。
2.2.5 吸收池
测试前应对所用吸收池进行比较，具体方法如下：向被测吸收池中注入蒸馏水，把仪器置于某一波长处，石英吸收池一般选择为 220 nm，玻璃吸收池为 440 nm，将某一个吸收池的透射比值调至100%，测量其它吸收池的透射比值，若两者透射比之差在 ±0.5% 范围内，则可配套使用；若超出此范围，应考虑吸收池对测试结果的影响。每次使用后，应及时清理吸收池和石英窗，以防比色液腐蚀沾染吸收池，破坏表面光洁度，影响光信号的强度。
2.2.6 吸收曲线
使用仪器对溶液进行测定时，首先选择合适的测量波长，绘制吸收曲线是正确选择波长的有效方法。一般选择最大吸收波长作为测量波长，可以提高灵敏度，但有些情况下，最大吸收峰较尖锐、吸收过大或附近有干扰存在，则不能选最大吸收波长，此时可以在保证一定灵敏度的情况下，选择吸收曲线中的其它波长进行测定 ( 曲线较平坦处对应的波长 )，以消除干扰。
2.2.7 溶剂
选择合适的溶剂，对提高分析准确度也起重要作用，原则如下：
（1）选择高纯度溶剂以减小溶剂中杂质对测定结果的影响。
（2）溶剂不与待测物质发生化学反应。
（3）待测物在溶剂中要有一定溶解度。
（4）在测定波长范围内，溶剂本身应没有吸收。
（5）使用挥发性较大溶剂时，测量过程吸收池加盖。
3 结语
文章来源：[1]王新新,袁晓丽,李博,等.紫外可见分光光度计的维护及期间核查方法[J].化学分析计量,2019,28(S1):90-94.
