紫外可见分光光度计的故障处理及期间核查方法
物质对光的吸收之间的定量关系早已被科学家们所关注和研究。 1850年代，光吸收的基本定律——朗伯-比尔定律被应用于定量分析化学领域。 1918年，第一台紫外可见分光光度计。 随着光学设计和电子技术的发展，研究人员不断设计新的软件。 紫外可见分光光度计不断改进，不仅增加了快速扫描等功能，还降低了仪器的使用难度。 其灵敏度、准确性以及相关软硬件设施的性能不断提高，应用范围也不断扩大。 它已成为实验实验室的必备仪器之一。
紫外可见分光光度计具有灵敏度高、选择性好、操作简便等特点。 它可以分析大样品和固体样品。 广泛应用于医药、化工、食品、环境检测等行业。
随着对紫外可见分光光度计测量精度和准确度要求的提高，相关工作人员需要在测试的各个环节规范操作、减少误差，以保证测量数据的准确性和科学研究的严谨性。 为了提高仪器设备的可靠性，仪器操作人员需要了解仪器的日常维护和主要技术指标的简单测试方法，并定期对仪器进行检查和维护，实施误差控制，以保证测量的有效性。数据和仪器状态的准确性。 稳定下来。
作者介绍了紫外可见分光光度计的基本结构和工作原理，分析了常见故障的来源和解决方法，并根据工作经验给出了常见周期验证方法和使用注意事项。 该方法对于保证仪器的最佳性能、延长仪器的使用寿命具有很大的应用价值。 还降低了实验室维护率，提高了仪器管理水平。
1、仪器基本性能分析
1.1 仪器结构
常用的紫外可见分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器、信号处理系统等组成，如图1所示。
光源的作用是提供足够强度和稳定性的连续光谱。 紫外区常用氢灯和氘灯，可见光区常用钨灯和卤钨灯。 单色仪用于分解光源发出的复合光并将其提取出来。 分离出所需高纯度单色光的装置主要由入射狭缝、色散元件、透镜等组成； 吸收池由玻璃和石英制成。 两者都可以在可见光区域使用，但在紫外光区域必须使用石英。 吸收池； 探测器也称为光电转换器。 光电转换元件可用于检测透射光的强度并将光信号转换为电信号。 常用的光电转换元件有光电管、光电倍增管、光电二极管阵列检测器等。 。
紫外可见光光度计的工作过程是：光源通过狭缝投射到单色仪，在单色仪中光线被分解为连续的色带，并通过狭缝过滤成一定宽度的单色光； 然后光线穿过吸收池，被检测器将光信号转换成电信号，电信号被放大，最后显示在监视器上。
1.2 仪器主要特点
紫外可见分光光度计有多种类型。 按光路系统可分为单光束和双光束分光光度计； 按测量方法可分为单波长分光光度计和双波长分光光度计； 根据绘制光谱的检测方法，可分为光谱扫描检测。 使用二极管阵列进行全光谱检测。
操作人员在使用仪器之前，首先应了解仪器的结构和工作原理，以及各选件的功能。 接通电源前，应检查仪器的安全性能，确保电源接线牢固、电源良好、各调节旋钮的起始位置正确。 影响稳定性的因素主要包括仪器本身、电源和环境条件。 结合JJG 178-2007《紫外、可见和近红外分光光度计检定规程》和日常操作经验，一般需要安装稳压电源，以保证仪器的电压。 为（220±22）V，电源频率为（50±1）Hz。
另外，仪器所在的环境应清洁、防尘、无强电磁场干扰或强烈振动，且不应受光线直射。 温度应保持在10～35℃之间，相对湿度不大于85%。 仪器使用过程中，如果测试波长发生明显变化，需要等待一段时间，待灯管热量平衡后，重新校准“0”和“100%”点，然后重新测量。
2. 仪器故障排除和周期验证
2.1 仪器常见故障及解决方法
一般来说，紫外可见分光光度计的故障大多是由光路引起的。 当遇到仪器故障时，可以首先检查以下几项来初步排除故障：
(1)钨丝灯不亮。 一般原因是灯丝烧坏或灯管没有电压。 可以用万用表的电阻和电压设置来检测钨丝灯灯丝是否亮、灭以及灯电压是否存在（灯电压一般在10V左右）。
(2) 氘灯不亮。 采用全波长扫描，如果此时紫外光谱轮廓上出现很多毛刺，则可以判断灯管寿命已到； 如果新的氘灯仍然不亮，则可能是电路问题。 这时可用万用表检测氘灯。 灯丝电压，正常情况下，点火前灯丝电压为10V，阳极电压为350V。点火后，灯丝电压为7V，阳极电压为90V。也可以通过发光颜色来判断。氘灯打开后。 随着灯的使用时间的增加，辉光的颜色会逐渐从蓝色-粉色-白色变化，灯周围的臭氧气味也会逐渐减弱。 一般来说，当辉光达到粉红色时，灯基本上就可以报废了。
(3)全频段基线噪声较大。 全波段基线噪声较大的主要原因是光源镜的劣化。 这是因为光源镜距离光源灯最近。 长期受光照射会破坏镜面镀膜的光滑度，削弱光源镜的反射率，从而降低仪器的信噪比。 的减少。 光源镜的表面可以目视检查。 优秀的光源镜会呈现黑色，而劣质的光源镜会呈现白色并留下光烧伤的痕迹。 此外，还应检查石英窗是否被污染。 若有污染，可用乙醇擦拭去除。
(4)部分地区基线噪声较大。 可见光区域的噪声多是由于钨丝灯老化造成的，可以通过检查钨丝灯的能量来判断； 紫外区的噪声大多是由于氘灯老化造成的，可以参考全波长扫描或氘灯发光后的发光颜色来判断； 也可能是一些常年暴露在空气中的光学器件的问题，比如镜头、石英窗等，可以用乙醇擦拭。
(5)吸光度值结果出现负值。 如果吸光度值结果出现负值，一般是因为没有对照品溶液空白。 样品吸光度值小于空白对照品溶液。 您可以尝试改变对照品溶液和样品溶液的位置。 如果此时吸光度值不小于0，则确定是这种情况。 ，此时重新设置对照品溶液和样品溶液，并重新做空白记忆或用对照品溶液配置样品溶液。
(6)无检测信号输出。 无检测信号输出。 大多数情况下，这是由于没有光束照射到样品室造成的。 您可以将波长设置为 530 nm，将狭缝调整到最宽设置，然后在黑暗环境中的样品室中放置一张白纸。 在出光处观察白纸上是否有光斑图像。 如果没有光点，则需要进一步检查光源镜是否到位，双光束仪的切光电机是否转动（耳朵可以听到电机转动的声音）。
(7) 仪器不能调节为“0”或“100%”。 仪器不能调整为“0”或“100%”。 应检查光门是否完全关闭； 检查仪器是否长期未使用。 若受潮严重，应及时更换或烘烤干燥剂； 检查光能是否充足； 检查比色皿支架。 是否安装到位、稳定； 检查比色皿在比色皿架中的位置是否一致，表面是否干净。
(8)测量数据的重现性差。 如果比色皿支架为推拉式，应考虑底部滑轨和轴承是否因溶液腐蚀比色皿而生锈，从而导致比色皿支架定位偏移，导致测试梁撞击比色皿每次位置不同，影响测量结果。 再现性； 如果排除仪器本身的原因，最有可能的原因是样品溶液不均匀，可以更换稳定的测试样品进行验证。
2.2 仪器周期检查与维护
定期验证是在两次校准之间进行的验证，以确保仪器校准状态的可信度。 在两次校准之间，分析仪器工作人员必须根据使用情况对仪器至少进行一次定期检查，以了解仪器的运行状态，消除仪器不稳定对测试结果的影响。
仪器操作过程主要受光源、波长、吸收池及相应方法的影响。 因此，期间的验证可根据波长精度、测量重复性、杂散光、光源、单色仪、检测器、吸收池、吸收曲线、溶剂等方面入手（采取分析仪器的紫外可见分光光度计210 Plus）以德国耶拿股份公司为例）。
2.2.1 波长精度
波长精度是指仪器显示的波长值与单色光实际波长值之间的误差。 由于硫酸镍溶液在460和550 nm波长处的读数是相关的，一个增加，另一个减少。 常用的是硫酸镍。 溶液（硫酸镍溶液配制：将硫酸镍溶解于0.1%硫酸中，用量以510 nm处测得的透过率达到80%T为准）监测紫外可见分光光度计日常工作状态。
方法如下：测量不同时间硫酸镍溶液在400～700 nm波长处的吸光度，记录数值并保存。 比较前后两个数据的相对误差即可知道仪器波长的准确度。 硫酸镍溶液监测仪器的运行情况。 状态如图2所示。
图2中的实线代表波长正确时的吸收光谱，虚线代表波长不正确时的吸收光谱。 图2(a)中，当460 nm波长处的测量值减小时，550 nm处的测量值增大，表明透过比色皿样品的实际波长小于指示波长。
图2(b)则相反，表明通过比色皿样品的实际波长大于指示波长。 箭头1、2和3分别代表波长510、460和550 nm处的吸光度。 当波长变大或变小时，510 nm处吸光度值降低；
当实际波长小于所示波长时，图2(a)中460 nm处的吸光度值减小，图2(b)中550 nm处的吸光度值增大； 当实际波长大于所示波长时（图2（a）），460 nm处吸光度值增加，图2（b）550 nm处吸光度值减小。
2.2.2 测量重复性
测量重复性关系到测量数据的有效性，应定期进行重复性检查。 在波长、工作状态、电源电压、吸收池匹配等合格的前提下，进行可重复的检查。 将分析纯重铬酸钾放入烘箱中150℃干燥2小时，取出，放入干燥器中冷却。 准确称取 0.600 6 g 重铬酸钾置于 1000 mL 容量瓶中，用 0.1 mol/L 硫酸溶液溶解并定容至刻度。 在 235 和 440 nm 波长下连续测量溶液 3 至 5 次。 计算测量结果的最大误差。 如果小于1%T，则认为合格。 选择每季度监测一次紫外-可见光区域，确保仪器在有效期内处于可靠状态。 仪器重复性测量结果如表1所示。
2.2.3 杂散光
杂散光是由非信号波长的光辐射照射探测器像素而产生的误差信号。 它是紫外可见分光光度计分析误差的主要来源。 杂散光的水平直接影响测量浓度的上限。 杂散光的产生与光学元件的老化、脏污、不对位、损坏有关，也与整机感光部分密封不严有直接关系。
定期检查杂散光有助于及时发现仪器问题，防患于未然。 方法如下：监测220 nm紫外区杂散光波长，先用蒸馏水调零，然后将适量（10±0.1）g/L的NaI溶液倒入石英吸收池中。 若NaI吸光度大于2.00，则为正常； 监测紫外区杂散光波长为360 nm，先用蒸馏水调零，然后将适量（50±0.1）g/L NaNO2溶液倒入石英吸收池中。 如果NaNO2的吸光度大于2.00则正常。
2.2.4 光源、单色仪、检测器
紫外可见分光光度计的光学系统（光源、单色仪、检测器）在其常用的波长区域（190~1100 nm）有不同的响应值。 如果仪器不进行基线校正，即使不放置样品，该范围内的响应值也会不同。 吸光度值或透射率不会呈一条直线。 为了保证测试的准确性，仪器必须进行基线校准。
方法如下：仪器充分预热后，将两个装有空白溶液的比色皿分别置于样品和参比光路中，选择合适的分析波长，并将校正波长范围调整至略大于分析波长范围，这样作为分析波长设置。 范围为220~500 nm，则校准波长应设置为210~510 nm。 校准完成后，将波长设置为220~500 nm，然后选择基线校正。
2.2.5 吸收池
测试前，应对所使用的吸收池进行比较。 具体方法为：将蒸馏水注入待测吸收池中，将仪器置于一定波长处。 石英吸收池一般选择220 nm，玻璃吸收池选择440 nm。 将吸收池的透过率调整为100%，测量其他吸收池的透过率。 如果两者的透过率差异在±0.5%范围内，则可以一起使用； 如果超过此范围，则应考虑吸收池对测试结果的影响。 影响。 每次使用后，应及时清洗吸收池和石英窗，防止比色溶液腐蚀和污染吸收池，破坏表面光洁度，影响光信号强度。
2.2.6 吸收曲线
使用仪器测量溶液时，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。 但在某些情况下，最大吸收峰尖锐、吸收过大或附近有干扰，则无法选择最大吸收波长。 在这种情况下，可以保证一定的灵敏度，选择吸收曲线中的其他波长（曲线较平坦部分对应的波长）进行测量，以消除干扰。
2.2.7 溶剂
选择合适的溶剂对于提高分析的准确性也起着重要作用。 原则如下：
(1)选择高纯度溶剂，减少溶剂中的杂质对测量结果的影响。
(2)溶剂不与被测物质发生化学反应。
(3)被测物质在溶剂中必须具有一定的溶解度。
(4) 在测量波长范围内，溶剂本身应无吸收。
(5) 当使用挥发性较大的溶剂时，测量过程中应遮盖吸收池。
三、结论
分析了紫外可见分光光度计的常见故障及周期检定方法。 该验证和维护方法简单、方便、验证结果准确。 日常工作中对仪器的维护和检定可以保证检测数据的准确性，最大限度地减少仪器故障的发生； 提出的故障排除方法可以保证仪器的高效率。 操作，提高工作效率，降低仪器维护成本，有效延长仪器使用寿命，更好地服务科研创新和人才培养。