基線平直度原理

一、基線平直度

1.基線平直度的重要性（對分析測試誤差的影響）

紫外可見分光光度計的光度噪聲直接影響儀器的信噪比。它是限制分析檢測濃度下限的主要因素。目前，*紫外可見分光光度計的生產(chǎn)廠商，給出的整機光度噪聲是都是指儀器在500nm處的光度噪聲（稱之為整機的光度噪聲），主要用于比較不同儀器的優(yōu)劣；而紫外可見分光光度計的使用者往往要在不同波長上使用，特別要在紫外區(qū)使用。所以，只給出500nm處的整機光度噪聲，不能滿足使用者使用的要求。因此，提出了基線平直度（Baseline Flatness. BF)的概念，紫外可見分光光度計的基線平直度是指每個波長上的光度噪聲，它是用戶zui關(guān)心的技術(shù)指標之一。它是紫外可見分光光度計各個波長上主要分析誤差 的來源之一。它決定紫外可見分光光度計在各個波長下的分析檢測濃度的下限（或決定各個波長下儀器的靈敏度）。它應(yīng)是廣大使用者非常注重的關(guān)鍵技術(shù)指標之一， 所以，一切紫外可見分光光度計的設(shè)計者、生產(chǎn)者和使用者都要高度重視基線平直度這個技術(shù)指標！

2.基線平直度的測試方法

任何分析儀器，在講它的技術(shù)指標時，都必須首先講這個指標的測試方法。目前，上對紫外可見分光光度計的基線平直度的測試方法，一般是：冷態(tài)開機， 預(yù)熱半小時后，試樣和參比比色皿都為空氣，光譜帶寬SBW=2nm、吸光度值為0,從長波向短波方向?qū)x器進行全波長慢速（或中速）掃描。在全波長范圍內(nèi)， 找出峰-峰（P-P)值中zui大的一點，作為該儀器的基線平直度。目前，有許多科技工作者不注意這個問題；如，日本某紫外可見分光光度計，給出的儀器波長范圍是 190?900nm，給出的基線平直度BF為±0.001;但是筆者經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)該儀器的基線平直度只能在200?800nm內(nèi)才能保證為±0.001。這就意味著該儀器能保證基線平直度為±0.001的使用波長范圍只能是200?800nm。這種給基線平直度的方法是不對的。它既偏離了基線平直度的定義（每個波長上的噪聲），又會誤導(dǎo)使用者，會使使用者誤認為該儀器在190?900nm都能達到光度噪聲為±0.001。特 別值得注意的是，還有的把基線平直度和基線漂移混為一談！如某公司，他們對某紫外可見分光光度計給出了 “基線漂移為±0.002 (200?950nm)"和“基線漂移為N/A"的技術(shù)指標。顯然，這里的“基線漂移"，是指的基線平直度。而該儀器的波長范圍為190?1100nm，但對波長范圍為190?1100nm的儀器，只給出200?950nm的基線平直度是不符合基線平直度的定義的！尤其，對某儀器給出的 “基線漂移為N/A"，這種給法更是莫名其妙。另外，該公司又給出了某紫外可見分光光度計儀器的“基線穩(wěn)定性為0.001/h"，但未給出基線平直度。很顯然，該公司既未搞清穩(wěn)定性的概念，又把基線平直度和500nm處的光度噪聲混為一談了。

筆者認為，在基線平直度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：

*，不懂得基線平直度的重要性，隨便亂寫；

第二，既未搞清基線平直度的物理概念，又未去認真研究，只好人云亦云；

第三，為了商業(yè)上的需要。

3.影響基線平直度的主要因素

(1) 濾光片或光學(xué)元件上有灰塵濾光片或光學(xué)元件上有灰塵，會產(chǎn)生散射， 而引起基線平直度變壞

(2) 濾光片未安裝好因為不同波段要采用不同的濾光片，所以濾光片切換時會產(chǎn)生噪聲，使基線平直度變壞

(3) 光源（氘燈、鎢燈）切換時產(chǎn)生噪聲光源（氘燈、鎢燈）切換時產(chǎn)生的噪聲，一般在340?360nm出現(xiàn)，從而使基線平度變壞

(4) 基線平直度測試時掃描速度太快基線平直度測試時掃描速度太快，也會使基線平直度變壞。筆者對北京普析通用公司生產(chǎn)的紫外可見分光光度計TU- 1901 (編號：01-192-06-050)的基線平直度進行了測試，發(fā)現(xiàn)：慢速掃描時，基線平直度為±0.0005;中速掃描時，基線平直度為±0.0014;快速掃描時基線平直度為±0.0035。上約定，紫外可見分光光度計的基線平直度測試時，掃描速度都用慢速

(5) 電子學(xué)方面的噪聲過大電子學(xué)方面的噪聲過大，也會直接影響基線平直度，特別是放大器和光電轉(zhuǎn)換元件的噪聲，對基線平直度的影響更大。

(6) 光學(xué)部分未調(diào)整好光學(xué)部分未調(diào)整好，特別是單色器的光路未調(diào)整好， 會使信號減小、信噪比變小，使基線平直度變壞。

(7) 環(huán)境因素如果環(huán)境周圍有振動、電場干擾、磁場干擾、電壓不穩(wěn)等，都會使基線平直度變壞。

4.與基線平直度有關(guān)的幾個值得注意的問題

(1)基線平直度與整機的光度噪聲的主要區(qū)別

①物理概念不同

基線平直度：是指紫外可見分光光度計儀器全波段內(nèi)每個波長上的噪聲，與濾光片切換和光源切換有關(guān)；

光度噪聲：是指紫外可見分光光度計儀器在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

基線平直度：儀器處在運動狀態(tài)，儀器的波長始終在變化；

光度噪聲：儀器處在靜止狀態(tài)，儀器的波長始終不變。

③測試波長位置不同

基線平直度：測試儀器的全波長范圍內(nèi)每個波長的噪聲；

光度噪聲：測試儀器固定在500nm處時的噪聲。

④測試時掃描方式不同

基線平直度：測試時用波長掃描方式；

光度噪聲：測試時用時間掃描方式。

⑤影響因素不同

基線平直度：影響基線平直度的因素如5. 5. 3所列7個因素；

光度噪聲：影響光度噪聲的主要因素是電子學(xué)的元器件（特別是放大器和光電 轉(zhuǎn)換元件），也包含少量的光噪聲。

⑥對分析測試誤差的影響不同

基線平直度：限制儀器實際可使用的波長范圍，影響儀器波長范圍內(nèi)的檢測下限，在低濃度測試時是主要分析誤差的來源；

光度噪聲：只影響儀器500nm處的檢測下限，圭要作為比較儀器好壞的依據(jù)之一，從此能粗略看出儀器性能好壞。

目前，基線平直度為±0.001，如PE公司的Lambda900、北京普析通用的TU-1901、北京瑞利公司（原北京第二光學(xué)儀器廠）的U-2100等。目前，國外紫外可見分光光度計儀器的zui小整機噪聲為士 0.0002 (如Varian公司的 Cary6000等）；我國紫外可見分光光度計儀器的zui小整機噪聲為±0.0004 (如 TU-1900、TU-1901 等）。

(2) 基線平直度與基線漂移的主要區(qū)別

①物理概念不同

基線平直度：全波長范圍內(nèi)，各個波長上的噪聲，與濾光片和光源切換有關(guān)；

基線漂移：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)部分和儀器周圍的環(huán)境。

②測試條件不同

基線平直度：在A=0、SBW=2nm的條件下，進行全波長慢速掃描；

基線漂移：在A=0、SBW=2nm、波長固定為500nm的條件下，儀器冷態(tài)開機（關(guān)機2h后開機），預(yù)熱2h后，進行掃描1h，取這1h內(nèi)zui大zui小值之差，即為基線漂移。

③影響的因素不同

基線平直度：影響基線平直度的因素有7個；

基線漂移：影響基線漂移的主要因素是儀器的電子學(xué)系統(tǒng)（主要是電源）和環(huán)境（電磁場、溫度、濕度等）。

(3) 認識與運用方面的主要錯誤傾向目前對紫外可見分光光度計的基線平直度的重要性尚未引起足夠重視，在基線平直度的運用方面還有許多錯誤，其具體表現(xiàn)如下。

①制造商不給儀器的基線平直度指標。 

②盲目給基線平直度，如許多制造商，將基線平直度千篇一律地寫成±0.001。

③給出錯誤的基線平直度，許多制造廠不給出儀器全波長范圍內(nèi)的基線平直度，如許多儀器給出的波長范圍為190?1100nm或190?900nm，但給出的基線平直度，只能適合波長范圍為220?950nm或210?800nm。

以上三種作法都是不對的！

①如果不給基線平直度，使用者將不知自己所使用的波長上的噪聲或靈敏度， 不便選擇儀器條件；因此，不易得到*分析結(jié)果。

②并非紫外可見分光光度計的基線平直度都是±0.001。如國內(nèi)某廠給出的紫外可見分光光度計的基線平直度為±0.001，筆者實測為±0.004，相差4倍。

③不給全波長范圍內(nèi)的基線平直度，更是不對的。*、未搞清基線平直度的概念或定義；第二，不能保證該紫外可見分光光度計的波長使用范圍，可以說是虛指標；第三，會誤導(dǎo)使用者，使使用者誤認為制造廠給的基線平直度就是指的全波長范圍內(nèi)的基線平直度。

(4) 保證或提高基線平直度指標的措施

①設(shè)計者要從理論上搞清基線平直度的概念，要把基線平直度與整機的光度噪聲真正區(qū)分開來，知在設(shè)計和使用時都要嚴格控制影響基線平直度的因素。

②制造者要重視基線平直度對整機的影響！生產(chǎn)中要重視對基線平直度的測試，要研究基線平直度的測試方法，保證科學(xué)、準確地測出基線平直度！并要在儀器說明書中明確給出整個波段范圍內(nèi)的基線平直度，不能給出模棱兩可的基線平直度指標！

③使用者要重視基線平直度對分析測試誤差的影響，要重視對自己所用儀器的基線平直度的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時解決。