紫外可见分光光度计基线平直度的研究
紫外可见分光光度计基线平直度的研究
李昌厚
（*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（sd）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；
sd：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；
sd：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”）。
sd：影响sd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±0001 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±00008 abs，实测另外三台，结果分别为：±00008 abs、±00005 abs、±00007 abs；该公司的tu－1221给出的bf也为±0001 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。
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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（sd）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；
sd：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；
sd：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”）。
sd：影响sd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±0001 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±00008 abs，实测另外三台，结果分别为：±00008 abs、±00005 abs、±00007 abs；该公司的tu－1221给出的bf也为±0001 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。
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