紫外可見分光光度計基線平直度的研究
李昌厚
（*上海生物工程研究中心 上海 200233）
摘要 本文論述了紫外可見分光光度計（uv-vis）基線平直度（bf）的重要性；指出了目前上在uv-vis的bf的測定方法上的一些錯誤作法；討論了影響uv-vis的bf的主要因素。本文可供uv-vis的研究者、制造者和使用者們參考。
0 前言
bf是表征uv-vis各個波長上噪聲（n）的技術(shù)指標(biāo)[1]。而n又是uv-viszui重要的技術(shù)指標(biāo)之一[2]。他決定uv-vis的分析檢測下限或靈敏度，是廣大用戶非常注重的技術(shù)指標(biāo)之一。因此，bf是uv-vis非常重要的技術(shù)指標(biāo)。本文京對uv-vis的bf作一簡單論述；并對有關(guān)問題進行討論。本文可供有關(guān)科技工作者們參考。
1 bf的重要性
因uv-vis的n，會直接影響儀器的信噪比（s/n）。所以，n是限制uv-vis分析檢測下限的主要因素[3]；目前，上uv-vis的生產(chǎn)廠商，一般都給出儀器在500nm處的n（稱之為整機的n）；其測試條件為：波長500nm\sbw 2nm\0 abs、開機后預(yù)熱半小時，時間掃描一小時，取其中任意10分鐘峰-峰值的zui大作為n。而uv-vis的使用者往往要在不同的波長上使用。所以，只給出500nm處的整機n，遠遠不能滿足使用者的要求。因此，提出了bf的概念；uv-vis的bf被定義為在全波段內(nèi)每個波長上的使用靈敏度和整機的使用范圍。它是用戶zui關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)之一。所以，bf在uv-vis中顯得特別重要，一切uv-vis的設(shè)計者、生產(chǎn)者和使用者都不能忽視bf這個指標(biāo)。
2 bf的測試方式
任何分析儀器，在講它的技術(shù)指標(biāo)時，都必須首先講這個指標(biāo)的測試方法。否則，毫無意義。目前，上對uv-vis的bf的測試方法，一般是在sbw-2nm、0 abs的條件下，從長波長向短波長對儀器進行全波長慢速（或中速）掃描。而后，在全波長范圍內(nèi)，找出n的峰-峰（p-p）值中zui大的一點，作為改儀器的bf。這種測試方法是正確的。但是，目前，上有許多科技工作者都不注意這個問題；如：日本島津的uv-2401pc,給出的儀器波長范圍是
190－900nm，bf為±0.001 abs；但是筆者發(fā)現(xiàn)：uv－2401 pc的bf只能在200-800nm內(nèi)才能保證為±0.001 abs。這就意味著uv－2401 pc能保證bf為±0.001abs的使用波長范圍只能是200－800nm。這種給bf的方法是不對的。它既偏離了bf的定義，又會誤導(dǎo)使用者。特別值得注意的是，還有的公司把bf和n混為一談。如日本的日立公司，他們在u－1500、u－2001、u－2010等uv－uis中[4]，給出了u－2001、u－2010的“基線漂移為±0.002 ab（200－950nm）、u－1500的基線漂移為n／a”；顯然，這里的“基線漂移”，是指的bf。而u－1500、u－2001、u－2010的波長范圍為190－1100nm，因此，這種只給出200－950nm的bf是不符合bf定義的。尤其，在u-1500中，給出的基線漂移為n／a，這種給法更是莫名其妙！另外，日立公司又給出了u－1500的“基線穩(wěn)定性為0.001 abs／小時；u－2001、u-2010的基線穩(wěn)定性為0.0003 abs／小時（500nm處）”。但均未給出bf。很顯然，日立公司的這些儀器的設(shè)計者，既未搞清穩(wěn)定性的概念，又把bf和n混為一談了。
筆者發(fā)現(xiàn)目前上，除美國的p－e等少數(shù)公
司以外，在bf這個指標(biāo)上類似日本島津和日立作法的廠商非常多。
中國亦如此，因此，這個問題很值得*的有關(guān)科技工作者們高度
重視。
在bf的表示方法和測試方法上產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，
主要有三個：
1）不懂得bf的重要性，與n的區(qū)別；
2）既未搞清bf的物理概念，又未去認(rèn)真研究。
3）為了商業(yè)上的需要；如不這樣寫，會影響銷售。
3 影響bf的主要因素
3.1 濾光片或光學(xué)元件上有灰塵，會產(chǎn)生散射而引起n；使bf變差；
3.2 濾光片未安裝好，而不同波段采用不同的濾光片；所以，濾光片切換時會產(chǎn)生n，使bf變差；
3.3 光源（氘燈、鎢燈）切換時產(chǎn)生n，此n一般在340-360nm左右出現(xiàn)，從而使bf變差；
3.4 f測試時掃描速度太快，也會影響bf；使bf變差；筆者對北京普析通用的tu－1901的bf進行了測試，發(fā)現(xiàn)：慢速掃描時，bf為±0.0005 abs，中速掃描時，bf為±0.0014 abs，快速掃描時，bf為±0.0035 abs；
3.5 電學(xué)方面的n太大，特別是放大器和光電轉(zhuǎn)換元件的n，會使bf變差；
3.6 光學(xué)部分未調(diào)整好，會使信號減小，信噪比（s/n）變小，使bf變差；
3.7 環(huán)境因素（如振動、電磁場干擾、電壓不穩(wěn)等）影響，使bf變差。
4 討論
4.1 bf與整機n的主要區(qū)別
bf和整機n二者有根本的區(qū)別：
1）物理概念不同：
bf：儀器全波段內(nèi)每個波長上的n；與濾光片切換和光源切換有關(guān)；
n：儀器在500nm波長上的n；與濾光片切換和光源切換無關(guān)；
2）測試時儀器狀態(tài)不同：
bf：儀器處在運動狀態(tài)，儀器的波長始終在變化；
n：儀器處在靜止?fàn)顟B(tài)；儀器的波長始終不變；
3）測試波長位置不同：
bf：測試儀器的全波長范圍內(nèi)每個波長的n；
n：測試儀器固定在500nm處的n；
4）掃描方式不同：
bf：波長掃描方式；
n：時間掃描方式；
5）影響因素不同：
bf：如（“3”所述）；
n：主要是電子學(xué)部分的元器件引起（特別是放大器和光電轉(zhuǎn)換元件），也包含少量的光n；
6）對使用的影響不同：
bf：限制儀器實際可使用的波長范圍、影響儀器各個波長的檢測下限；
n：只影響儀器500nm處的檢測下限；主要作為比較儀器的依據(jù)之一，但也能據(jù)此粗略看出儀器性能好壞。
目前，國外儀器的的bf為±0.001 abs（如lambda 900[5]、cary 500[6]等）；中國儀器的的bf為±0.001 abs（如tu-1901[7]等）國外儀器的的n為±0.0002 abs（如lambda900[5]、cary500[6]等）；中國儀器的的n為±0.00035 abs（如tu－1901[7]等）；
4.2bf與漂移（sd）的主要區(qū)別：
1）物理概念不同：
bf：全波長范圍內(nèi)，各個波長上的n；與濾光片和光源切換有關(guān)；
sd：與時間有關(guān)的光度值的變化量，主要影響因素是儀器的電子學(xué)部分；
2）測試條件不同：
bf：在0 abs、sbw＝2nm的條件下，進行全波長慢速掃描；
sd：在0 abs、sbw=2mm、波長固定為500nm的條件下，進行時間慢速或中速掃描；
3）影響的因素不同：
bf：影響bf的因素有七個（見“3”）。
sd：影響sd的主要因素是uv－vis的電子學(xué)系統(tǒng)（主要是電源）和環(huán)境（電磁場、溫度、濕度等）。
4.3 目前國內(nèi)外科技工作者對bp的認(rèn)識、運用方面的主要錯誤傾向
國內(nèi)外的許多科技工作者，對uv-vis的bf的重要性尚未引起足夠重視；在bf的運用方面還存在許多錯誤；其具體表現(xiàn)如下：
1）不給bf：國內(nèi)外許多uv－vis的制造商，根本不給出uv－vis儀器的bf；
2）許多制造商，在給出uv－vis的bf時，千篇一律的寫成±0.001 abs；如lambda9、2401pc、2501pc[8]、cary50和中國許多儀器等；
3）不給全波長范圍內(nèi)的bf；如許多儀器給出的波長范圍為190—1100nm，但給出的bf的波長范圍為210－800nm。
以上三種作法都是不對的，其理由是：
1）如果不給bf，使用者將不知自己所使用的波長上
的n，因此，所使用的波長處的檢測下限是未知的。
2）并非uv－vis的bf都是±0001 abs；如北京普析通用儀器公司的所有tu-1901給出的bf均為±0.001 abs，但筆者對它進行過多次實際測試，結(jié)果并不都是±0.001 abs：*次實測結(jié)果為±0.0005 abs；第二次是±00008 abs，實測另外三臺，結(jié)果分別為：±00008 abs、±00005 abs、±00007 abs；該公司的tu－1221給出的bf也為±0001 abs，但其實測bf可達±0.0008 abs（中國環(huán)境監(jiān)測總站1997年10月實測[9]）。
而國內(nèi)xx廠給出的uv－vis的bf為±0.001 abs，筆者實測為±0.004 abs相差4倍。
3）至于不給全波長范圍內(nèi)的bf，筆者認(rèn)為更是不對的；因為：*、未搞清bf的概念或定義；第二，不能保證uv-vis的使用范圍，可以說是虛指標(biāo)。第三，會誤導(dǎo)使用者；使使用者誤認(rèn)為制造廠給的bf就是指的全波長范圍內(nèi)的bf；但這種現(xiàn)象比較普遍，中國、外國都有。所以，用戶要特別對此引起高度重視。
4.4 如何保證或提高uv－vis的bf
1）設(shè)計者：要從理論上搞清bf的概念、要把bf與n真正區(qū)分開來；并在設(shè)計時要嚴(yán)格控制影響bf的因素；2）生產(chǎn)者：要重視bf對整機的影響。生產(chǎn)中要重視對bf的測試和質(zhì)量控制；要研究bf的測試方法，保證科學(xué)、準(zhǔn)確的測出bf！并要在說明書中明確給出整個波段范圍內(nèi)的bf；不能給出模棱兩可的指標(biāo)。
3）使用者：要重視bf對分析測試結(jié)果的影響，要重視對bf的檢查，要經(jīng)常測試bf；一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時解決。