CN103335965A - 分光光度计高吸光度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分光光度计高吸光度测量方法，具体步骤包括：使用脉冲灯作为光源，检测电路为积分保持采样电路，在不放置样品时，灯先闪烁一次，测量灯的监测光强度及透射光强度，计算入射光强度与监测光强度的比例数值；将样品放入，灯闪烁一次，测量入射光强度及透射光强度，并计算样品的吸光度；当样品吸光度超过1.6A时，将测量积分器的积分时间延长至原来N倍，连续将灯闪烁N次，N大于1，测量N次的监测光强度，灯闪烁N次后测量一次透射光强度；计算样品的吸光度。使用本发明的方法，在样品浓度较大而导致透射光强度很弱时，不需要将光源强度信号放大，即可测量，减少了电路噪声，达到准确测量的效果。

Description

分光光度计高吸光度测量方法

技术领域

本发明涉及一种分光光度计高吸光度测量方法。

背景技术

分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，从而对该物质进行定性和定量分析。分光光度计采用具有连续波长的光源，通过一系列分光装置，从而产生特定波长的单色光源，单色光透过测试的样品后，有部分光被样品吸收，计算样品的吸光值，从而转化成样品的浓度。样品的吸光值与样品的浓度成正比。

样品对光的吸光度等于样品透射光强度比入射光强度的对数。高浓度样品的吸光度通常在2A以上，即样品透射光强度为入射光强度的1%以下。在对高浓度样品的吸光度进行测量时，由于用于检测的器件量程动态范围有限，以及检测器、放大器本身存在噪声，使得检出的信号量与噪声相当，从而容易造成测量误差。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高测量准确性的分光光度计高吸光度测量方法，以克服现有技术存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种分光光度计高吸光度测量方法，具体步骤包括：

步骤1：使用脉冲灯作为光源，检测电路为积分保持采样电路，监测电路用来测量监测光强度，在不放置样品时，灯先闪烁一次，测量灯的监测光强度及透射光强度，计算入射光强度与监测光强度的比例数值K；

步骤2：将样品放入，灯闪烁一次，测量入射光强度和透射光强度，并计算样品的吸光度；

步骤3：当步骤2的样品吸光度超过1.6A时，将测量积分器的积分时间延长至原来的N倍，连续将灯闪烁N次，N大于1，测量N次的监测光强度I_监，灯N次闪烁后测量一次透射光强度I_样；

步骤4：根据公式

计算样品的吸光度。

进一步地，所述步骤3的N为10。

上述脉冲灯为脉冲疝灯，使用脉冲氙灯作为入射光源，检测电路用来检测入射光透过样品后的透射光强度，检测电路通常都是积分保持采样电路。由于氙灯每次闪烁的能量会有变化，通常在仪器中都设立了监测电路，监测电路用来测量监测光的强度。

监测光强度I_监始终和入射光强度I₀呈比例关系，其公式为I₀=K I_监。对于具体的仪器来说，K的数值是固定的。因此，在对样品进行检测时，只要通过监测电路测得I_监，再乘以K，就可以得出每次入射光强度的数值I₀。

因此，在对样品进行检测前，需要先测量出K的数值。在不放样品时，检测电路测得的透射光强度I_检的数值与该次入射光强度I₀的数值是一致的，即不放样品时，I_检=I₀。同时，测得该次监测光强度I_监，通过公式

即可测得K的数值。

确定K的数值后，在对样品进行检测时，只要通过测量监测光强度I_监，通过公式I₀=K I_监就可以计算出入射光强度I₀。

对样品测量时，样品吸光度A的计算公式为：

式中:

A为吸光度；

I₀为入射光强度；

I_样为透过样品的透射光强度；

T为样品物质的透射率；

ε为样品摩尔吸收系数；

L为被测样品的光程，即比色皿的厚度；

C为样品的浓度。

对样品测量时，透过样品的透射光强度I_样的数值，可以通过检测电路测得。通过监测电路测得I_监后，根据公式I₀=K I_监即可算出入射光强度I₀。

将样品放置好，氙灯闪烁一次，测量入射光强度I₀和透射光强度I_样，并根据上述公式计算样品的吸光度A。

当样品吸光度很高时（比如，吸光度超过1.6A），则进入高吸光度测量模式。

此时，将测量积分器的积分时间延长至原来的N倍（N大于1），同时连续将氙灯闪烁N次，监测电路测得N次的I_监，分别为I_监1、I_监2、…I_监N。氙灯N次闪烁后，检测电路测量一次透射光强度I_样。

根据公式

此时，吸光度A的计算公式为：

上述过程，N可以为10。

采用上述技术方案，本发明的技术方案相当于将入射光能量强度提高了N倍（比如10倍），使得透射光强度数值变大,达到容易测量的效果。因此，使用本发明的方法，在样品浓度较大而导致透射光强度很弱时，不需要将透射光强度信号放大，即可测量，回避了需要扩大检测电路动态范围的难处，减少了检测器、放大器产生的噪声，达到准确测量的效果。

附图说明

图1为本发明所用设备的示意图。

具体实施方式

如图1所示，分光光度计工作时，脉冲疝灯发出的光经半透半反镜，一路反射给监测电路，测量出监测光强度，另一路射向样品池。样品池内用于放置被测样品，透射过样品的光经单色器处理变成单色光然后被检测电路测量出透射光强度。

本发明的分光光度计高吸光度测量方法，具体步骤包括：

步骤1：使用脉冲氙灯作为光源，检测电路为积分保持采样电路，监测电路用来测量监测光强度，在不放置样品时，氙灯先闪烁一次，测量氙灯的监测光强度I_监及透射光强度I_检，根据公式

即可计算K的数值；

步骤2：将样品放入，测量氙灯闪烁一次后的监测光强度I_监及透射光强度I_样，根据公式I₀=K I_监计算得入射光强度I₀。

根据公式

计算出样品的吸光度A；

步骤3：当步骤2的样品吸光度超过1.6A时，将测量积分器的积分时间延长至原来的10倍，连续将氙灯闪烁10次，测量10次的监测光强度I_监，分别为I_监1、I_监2、I_监3……I_监10。同时，在氙灯10次闪烁后测量一次透射光强度I_样。

步骤4：根据公式

计算样品的吸光度。

假设某一样品的透射率T为1%，当仪器校正100%时实际测得的AD转换器输入电压为2V。

由于样品吸光度A的计算公式为：

则样品的透射率为:

实际测量中，存在电路噪声S，则实际测得的I_样=I_样纯±S，式中I_样纯为假定不存在电路噪声S情况下的透射光强度。同样，由于存在电路噪声S，实际测得的I₀=I_0纯±S，式中I_0纯为假定不存在电路噪声S情况下的入射光强度。

因此，实际测量中样品透射率

使用传统的方法，对样品进行测量，氙灯闪烁一次，假定测量得到I_0纯=2V，I_样纯=0.02V，噪声S=0.01V。

则样品的透射率的计算结果为

$T=\frac{0.02\±0.01}{2\±0.01}\×100\%=0.497\%~1.507\%$

可以看到，该结果与样品的实际透射率1%有着较大的误差。

使用本发明的测量方法，将测量积分器的积分时间延长至原来的10倍，同时连续将氙灯闪烁10次，假设每次I_0纯=2V，由于样品透射率为1%，则氙灯每次闪烁后，透射光强度为0.02V，在氙灯10次闪烁后测量一次透射光强度I_样纯=0.2V，电路噪声S=0.01V。

样品的透射率的计算结果为

$T=\frac{0.2\±0.01}{10\×(2\±0.01)}\×100\%=0.945\%~1.055\%$

由上述数据，可以看出采用本发明的测量方法得到的结果更接近于样品的实际透射率1%。

同样，根据上述公式，依据本发明的测量方法得到透射率计算出的吸光度也接近于样品实际的吸光度。

本发明的技术方案相当于将入射光能量强度提高了10倍，使得透射光强度数值变大,达到容易测量的效果。传统方法，由于每次测得透射光强度时，均有噪声。而使用本方法，进行多次疝灯照射后才用检测电路测量出多次照射后的透射光强度。也就是说，多次疝灯照射后，与透射光强度相关的噪声仅有一次，从而使计算的精度得以提高。因此，使用本发明的方法，在样品浓度较大而导致透射光强度很弱时，不需要将光源强度信号放大，即可测量，减少了检测器、放大器产生的噪声，达到准确测量的效果。

Claims (2)

1.一种分光光度计高吸光度测量方法，具体步骤包括：

步骤1：使用脉冲灯作为光源，检测电路为积分保持采样电路，监测电路用来测量监测光强度，在不放置样品时，灯先闪烁一次，测量灯的监测光强度及透射光强度，计算入射光强度与监测光强度的比例数值K；

步骤2：将样品放入，氙灯闪烁一次，测量入射光强度和透射光强度，并计算样品的吸光度；

步骤3：当步骤2的样品吸光度超过1.6A时，将测量积分器的积分时间延长至原来的N倍，连续将灯闪烁N次，N大于1，测量N次的监测光强度I_监，灯N次闪烁后测量一次透射光强度I_样；

步骤4：根据公式

计算样品的吸光度。

2.根据权利要求1所述的分光光度计高吸光度测量方法，其特征在于：所述步骤3的N为10。