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3.关于测试点离开截止点距离的选择
测试点离开透光点的距离称之为△λ,到底△λ取多少为好呢?Edisbury认为,取5~10nm以外,会低估杂散光;若取20m。处,则可低估50%。Richard等认为,从取值大于离开光谱带中央10倍有效带宽为好。但是,如前所述,国外许多科技工作者和有关厂商,在测试HPLC(光谱仪器)的杂散光时,所取的△λ各不相同。例如,日本日立公司在340nm处用NaNO2(50g/L)水溶液,但50g/L的NaNO2水溶液在300~385nm的波长范围内,长波处产生的透过率为10-4,即385nm处产生的透过率为10-4。此时,测试点离透光点的△λ=385-340=45(nm);而在测试220nm处的杂散光时,他们则用NaI(10g% L)水溶液;NaI(10g/L)水溶液的光谱特性为0~258nm处不透光,所以,此时测试点离透光点的△λ=258-220=38(nm)。岛津在220nm处的杂散光测试时,也用NaI(10g/L水溶液),同样,其△λ=38nm。美国Varian公司对220nm处的杂散光测试时,也用 NaI(10g/L水溶液),同样,其△λ=38nm。
过去,我国广大科技工作者在测试220nm处的杂散光测试时,用NaBr(10g/L水溶液)。NaBr(10g/L水溶液)在195~223nm内,长波处产生的透过率为10-4,即在223nm处的透过率为10-4,我们忽略它,即假设223nm处的透过率为0。故取220nm时,△λ=223-220=3(nm)。因为测试点离透光点的距离短(仅3nm),所以测出的杂散光偏大。
综上所述,目前国内外许多厂商或科技工作者,在对HPLC的杂散光测试时,△λ一般取39~45nm;国内曾有人取△λ为3nm。作者认为,△λ取20~45nm为好。作者的理论计算和实践提供了以下证据。
(1)若用R476光电倍增管作为测试装置中的光接收器,则取20nm左右时,测得的杂散光强度或光电流大小一般约为1.0×10-8 A。它既可保证一般光电倍增管(如R456、R928、1P28等)输出的信噪比(S/N;S为信号大小,N为噪声,即光电倍增管的暗电流Id)大于或等于2倍以上,又可保证光电倍增管工作在线性区。作者在用JB6、ZWB1等国产滤光片测试55W光栅单色仪的杂散光时,取△λ=20nm,杂散光信号的大小为0.00002V左右,再根据所用的光电倍增管(R456)和整个测试装置的各种参数,可以很简单地计算出杂散光产生的暗电流为1.0×10-8A左右,光通量为1.0×10-8 1m左右,完全可保证光电倍增管工作在线性区。若取△λ<20nm,仍用R456光电倍增管作为光接收器,则光电流有可能增大,甚至有可能使光电倍增管不能工作在线性区。因此,不能得到满意的结果。
(2)△λ取20~45nm时,上述滤光片材料的吸收系数一般在4Abs左右,即△λ取20~45nm时,透过率在10-4左右。在这种情况下测得的杂散光,一是置信度高,二是能满足高精度的光谱测试。
(3) Richard等指出:杂散光一般来自标称波长附近几百个埃(1=0.1nm)的范围内,所以,取△λ=20~45nm时,既有代表性,又能保证测试结果的可靠性。
4.被测波段及测试点数量的选择
W. Slavin认为:杂散光通常在紫外区,但实际上应测量整个光谱区的两个端点的杂散光才能说明问题。日本岛津公司对杂散光的测试,都只测量340nm和220nm两点;而美国Beckman对杂散光的测试时,则测量 220nm、340nm、370nm、680nm四个点;美国P-E公司对杂散光的测试时,则测量220nm、340nm、370nm三个点;我国许多科技工作者在测试杂散光时,一般都只测220nm或632.8nm一个点,但大多数都测220nm、340nrn两个点。作者曾对220~650nm光谱范围内的 55w光栅单色仪测试过220nm、357nm、430nm、446nm四点的杂散光。到底应该选择几个测试点为好呢?如何选择测试波段呢?我的实践证明,W.Slavin的观点是可取的。并且,作者认为Richard等针对杂散光测试所提出的“光栅做分光元件的HPLC中间区域校验不可忽视”也是很重要的。作者根据自己的实践,认为HPLC杂散光的测试时应该取三点为好,即整个波段范围内的两个端点,加上一个中间位置的点(最好在换灯处)为最好。因为这样做,已考虑到了上述一切可能发生的非正常情况,更能保证和反映整机杂散光的实际情况。
5,关于测试时使用的光源的选择
ASTM认为:一般测试紫外区的杂散光时采用氘灯、氢灯或氙灯做光源,而可见光区则用钨灯(工作温度为2850~3300K)做光源。若在可见区用氙灯做光源时,主要用滤光片去掉不需要的光。在红外区测试杂散光时,则用能斯脱(Nernst)或白炽灯,但要注意光源的温度调节。国内也有人用He-Ne激光器做光源测试杂散光。
作者在实践中体会到,紫外区用氘灯作光源最好。其理由如下。
(1)氘灯电源不如氙灯复杂,容易制作。氢灯做光源也是可以的,但是因为其能量不如氘灯,所以目前已经被淘汰。
(2)氘灯发出的热量比氙灯少,不需要像氙灯那样的散热装置,所以比较简单。
(3)在紫外区氘灯的能量较集中,一般其光强或能量分布的峰值位置在250~260nm。
在可见光区,则用ASTM规定的白炽灯较好。不管是紫外区还是可见区,都不宜用氙灯做光源,因为氙灯的红外线太强,会给杂散光的测试工作带来许多麻烦。此外,不管用哪种光源,必须注意其供电电源的稳定性(氘灯用恒流电源、钨灯用恒压电源)。此外,作者认为选用He-Ne激光器做光源不大理想,因为只能测得632.8nm附近的杂散光,不能完全反映紫外可见分光光度计整机紫外区的杂散光水平;但在可见区它仍有使用价值。
6.关于光电转换器(光接收器)的选择
一般国外的科技工作者在测试杂散光时,基本上都采用光电倍增管做光接收器;红外区则用热电偶、热敏电阻等。根据作者长期的实践,在紫外光区、可见光区,用光电倍增管R456、R928做光接收器为最好;在红外区用真空热电偶或硫化铅(PbS)为最好。但用光电倍增管时(也可用光电池),若用直流法检测光电流,则必须扣除光电倍增管的暗电流,否则,将暗电流当杂散光计算,会使测量结果增大一个数量级以上。而用热电元件时,最好采用交流法来检测光电流,因为热电元件的噪声一般都很大。而用交流法时可以基本上消除热噪声对测量的影响。
此外,在使用光电倍增管时,还应注意选择光电倍增管的供电电源:作者的实践证明:必须选用电压稳定度(电压调整率)优于5×10-4的高压稳压电源供电,才可保证得到好的测试结果。例如,作者在测试55W光栅单色仪的杂散光时,开始用电压稳定度(电压调整率)为4×10-3(实测数据)的高压稳压电源给R456供电,结果测出的杂散光达到1.0×10-2(实际上是因为电源电压不稳,而导致光电倍增管的放大倍数不稳所致)。后来,改用自制的优于5×10-4的高压稳压电源给R456供电,其他条件都不变,结果55W光栅单色仪的杂散光实测值为3×10-3。
所有分析仪器(包括光学、机械、电子学等的主要部件)的性能技术指标的测试,是要根据有关被测试对象的标准(国家标准或行业标准)进行的:但是.目前有很多分析仪器还没有行业标准或国家标准,或者说国家标准还很不完善,设计者应该如何处理呢?这是一个较难处理的问题。积作者的实践经验、教训,认为凡是有国家标准或行业标准的仪器,从设计开始,必须严格按国家标准或行业标准进行。在整个制造过程中,更加要严格按国家标准或行业标准进行。凡是没有国家标准或行业标准的仪器,在设计制造时,最好参考国际先进国家的标准或仪器,也可以自己提出设计、制造、测试大纲(或企业标准),经本单位主要领导签名,报上级备案(或审批)后,可以作为暂行标准执行。对于不完善的国家标准(甚至有些是错误的标准,例如用重铬酸钾测试HPLC的光栅单色器的波长准确度等),可以提出意见,但还是应该参照执行,待下次修改标准时更正。
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