紫外分析仪光学参量校准方法
廖小华 陈文秀
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廖小华 陈文秀,. 紫外分析仪光学参量校准方法[J]. 光电子进展,2021.1. DOI:10.12721/ccn.2021.160061.
摘要: 提出了一种紫外分析仪光学参数的校准方法,校准参数主要包括峰值波长示值误差、光谱半宽度、辐射照度、稳定性与均匀性;并通过实验证明该校准方法可较为全面地对紫外分析仪的光学参量计量性能进行评定。
关键词: 紫外分析仪;校准;光谱半宽度;最小辐射照度
DOI:10.12721/ccn.2021.160061
基金资助:福建省质量技术监督局科技项目(FJQI2017045)

紫外分析仪是由紫外灯管、滤光片组成;采用不同波长的紫外光对DNA、RNA电泳凝胶样品进行观察拍照、检测蛋白质、核甘酸,适用于核酸电泳分析、检测,PCR产物检测,DNA指纹图谱分析,纸层分析或薄层分析等。适用于核酸电泳、荧光分析、检测、PCR产物检测,DNA指纹图谱分析,是开展RFLP研究,RAPD产物分析的理想仪器。广泛应用于药物、染料涂料、蔬菜、食品包装等领域。目前国家尚未颁布紫外分析仪的计量检定规程或校准规范,为此我们依据实际检测经验与需求,因紫外分析仪的光源的波长、稳定性、均匀性的性能参数对测量结果至关重要。因此本文探究并确定紫外分析仪的校准参数光源峰值波长示值误差、光谱半宽度、辐射照度、稳定性与均匀性。

1校准方法

1.1环境条件 

实验室环境温度应为(23±5)℃,相对湿度应小于85%。室内应采取遮光措施,防止其他光源的干扰,紫外分析仪周围应无强烈振动及腐蚀性气体存在,室内空气无明显流动。

1.2标准设备及其他设备

1)光谱辐射仪 :工作波段应该覆盖200nm~400nm,波长最大允许误差不超过±0.5nm。

2)紫外辐射照度计(或者有测量紫外辐射照度功能的巡检仪):优于二级,测量范围覆盖:(10~1000)μW/cm2,响应波长365nm,254nm。

3)钢直尺、紫外辐射防护镜和手套。

4) 校准所需仪器调节支架等。 

1.3校准项目与校准方法

1)峰值波长示值误差,光谱半宽度

打开紫外分析仪波长254nm光源预热15min,将光谱辐射计探头置于被校准仪器台面中心处,扫描测量的光源的相对光谱能量分布图,找出能量最大处的波长与能量1/2处对应的波长值,测量1遍,按式1)、2)分别计算峰值波长λp和光谱半宽度Δλ。

7.png图1 光源相对光谱能量分布图

6.png5.png2)辐射照度值

将紫外辐射照度计探头置于紫外分析仪台面中心,调整紫外分析仪光源与仪器台面平行,用钢直尺测量,通过支架调节使光源平面与探头距离L为100mm(固定距离除外),分别测量该距离下波长254nm光源和365nm光源的辐射照度值,重复测量3遍,按式(3)计算辐射照度值。

4.png式中:

E₁——第i次测量的辐射照度值(i=1,2,3;单位为μW/cm2)。

E—3测量的辐射照度值(i=1,2,3;单位为μW/cm2)。

3)稳定性 

调整紫外分析仪光源平面与紫外辐射照度计探头的距离L为100mm(固定距离除外),将探头置于台面中心,每隔3min测量一次,共测量六次,并记录每次的辐射照度值。按式(4)分别计算紫外分析仪波长254nm和365nm光源稳定性。

3.png式中:

S——紫外分析仪光源稳定性。

Ei  ——第i次测量的辐射照度值(i=1,2,…,6;单位为μW/cm2)。

Emax——6次测量的最大辐射照度值(单位为μW/cm2)。

Emin——6次测量的最小辐射照度值(单位为μW/cm2)。

4)均匀性

在紫外分析仪发光面垂直下方观察台上选取3个点,即左、中、右3点,左右点距离发光面边沿为1cm。将紫外辐射照度计测量3个点的辐射照度值,测量最大值与最小值之差除以最大值与最小值之和百分比为该紫外分析仪的均匀性。按式(5)计算:

2.png式中:

En  ——紫外分析仪均匀性。

Emax——最大辐射照度值(单位为μW/cm2)。

Emin——最小辐射照度值(单位为μW/cm2)。

2 校准方法评价

参照上述校准方法对市场上常见的几种紫外分析仪光源参数进行校准试验,结果如表1

1.png3 结束语

本文提出一种校准紫外分析仪光学参数的校准方法,参照该方法对常见的几种型号的紫外分析仪的峰值波长示值误差、光谱半宽度、最小辐射照度、光源稳定性、均匀性等计量性能指标进行校准试验;结果证明:该校准方法简便易行,能较为全面地评价该仪器的计量性能。

作者简介:廖小华(1980—),男,工程师,硕士,研究方向:光学、热工计量。

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