基线平直度原理

一、基线平直度

1.基线平直度的重要性（对分析测试误差的影响）

紫外可见分光光度计的光度噪声直接影响仪器的信噪比。它是限制分析检测浓度下限的主要因素。目前，*紫外可见分光光度计的生产厂商，给出的整机光度噪声是都是指仪器在500nm处的光度噪声（称之为整机的光度噪声），主要用于比较不同仪器的优劣；而紫外可见分光光度计的使用者往往要在不同波长上使用，特别要在紫外区使用。所以，只给出500nm处的整机光度噪声，不能满足使用者使用的要求。因此，提出了基线平直度（Baseline Flatness. BF)的概念，紫外可见分光光度计的基线平直度是指每个波长上的光度噪声，它是用户zui关心的技术指标之一。它是紫外可见分光光度计各个波长上主要分析误差 的来源之一。它决定紫外可见分光光度计在各个波长下的分析检测浓度的下限（或决定各个波长下仪器的灵敏度）。它应是广大使用者非常注重的关键技术指标之一， 所以，一切紫外可见分光光度计的设计者、生产者和使用者都要高度重视基线平直度这个技术指标！

2.基线平直度的测试方法

任何分析仪器，在讲它的技术指标时，都必须首先讲这个指标的测试方法。目前，上对紫外可见分光光度计的基线平直度的测试方法，一般是：冷态开机， 预热半小时后，试样和参比比色皿都为空气，光谱带宽SBW=2nm、吸光度值为0,从长波向短波方向对仪器进行全波长慢速（或中速）扫描。在全波长范围内， 找出峰-峰（P-P)值中zui大的一点，作为该仪器的基线平直度。目前，有许多科技工作者不注意这个问题；如，日本某紫外可见分光光度计，给出的仪器波长范围是 190?900nm，给出的基线平直度BF为±0.001;但是笔者经测试后发现该仪器的基线平直度只能在200?800nm内才能保证为±0.001。这就意味着该仪器能保证基线平直度为±0.001的使用波长范围只能是200?800nm。这种给基线平直度的方法是不对的。它既偏离了基线平直度的定义（每个波长上的噪声），又会误导使用者，会使使用者误认为该仪器在190?900nm都能达到光度噪声为±0.001。特 别值得注意的是，还有的把基线平直度和基线漂移混为一谈！如某公司，他们对某紫外可见分光光度计给出了 “基线漂移为±0.002 (200?950nm)"和“基线漂移为N/A"的技术指标。显然，这里的“基线漂移"，是指的基线平直度。而该仪器的波长范围为190?1100nm，但对波长范围为190?1100nm的仪器，只给出200?950nm的基线平直度是不符合基线平直度的定义的！尤其，对某仪器给出的 “基线漂移为N/A"，这种给法更是莫名其妙。另外，该公司又给出了某紫外可见分光光度计仪器的“基线稳定性为0.001/h"，但未给出基线平直度。很显然，该公司既未搞清稳定性的概念，又把基线平直度和500nm处的光度噪声混为一谈了。

笔者认为，在基线平直度的表示方法和测试方法上产生上述现象的原因，主要有三个：

*，不懂得基线平直度的重要性，随便乱写；

第二，既未搞清基线平直度的物理概念，又未去认真研究，只好人云亦云；

第三，为了商业上的需要。

3.影响基线平直度的主要因素

(1) 滤光片或光学元件上有灰尘滤光片或光学元件上有灰尘，会产生散射， 而引起基线平直度变坏

(2) 滤光片未安装好因为不同波段要采用不同的滤光片，所以滤光片切换时会产生噪声，使基线平直度变坏

(3) 光源（氘灯、钨灯）切换时产生噪声光源（氘灯、钨灯）切换时产生的噪声，一般在340?360nm出现，从而使基线平度变坏

(4) 基线平直度测试时扫描速度太快基线平直度测试时扫描速度太快，也会使基线平直度变坏。笔者对北京普析通用公司生产的紫外可见分光光度计TU- 1901 (编号：01-192-06-050)的基线平直度进行了测试，发现：慢速扫描时，基线平直度为±0.0005;中速扫描时，基线平直度为±0.0014;快速扫描时基线平直度为±0.0035。上约定，紫外可见分光光度计的基线平直度测试时，扫描速度都用慢速

(5) 电子学方面的噪声过大电子学方面的噪声过大，也会直接影响基线平直度，特别是放大器和光电转换元件的噪声，对基线平直度的影响更大。

(6) 光学部分未调整好光学部分未调整好，特别是单色器的光路未调整好， 会使信号减小、信噪比变小，使基线平直度变坏。

(7) 环境因素如果环境周围有振动、电场干扰、磁场干扰、电压不稳等，都会使基线平直度变坏。

4.与基线平直度有关的几个值得注意的问题

(1)基线平直度与整机的光度噪声的主要区别

①物理概念不同

基线平直度：是指紫外可见分光光度计仪器全波段内每个波长上的噪声，与滤光片切换和光源切换有关；

光度噪声：是指紫外可见分光光度计仪器在500nm波长上的N，与滤光片切换和光源切换无关。

②测试时仪器状态不同

基线平直度：仪器处在运动状态，仪器的波长始终在变化；

光度噪声：仪器处在静止状态，仪器的波长始终不变。

③测试波长位置不同

基线平直度：测试仪器的全波长范围内每个波长的噪声；

光度噪声：测试仪器固定在500nm处时的噪声。

④测试时扫描方式不同

基线平直度：测试时用波长扫描方式；

光度噪声：测试时用时间扫描方式。

⑤影响因素不同

基线平直度：影响基线平直度的因素如5. 5. 3所列7个因素；

光度噪声：影响光度噪声的主要因素是电子学的元器件（特别是放大器和光电 转换元件），也包含少量的光噪声。

⑥对分析测试误差的影响不同

基线平直度：限制仪器实际可使用的波长范围，影响仪器波长范围内的检测下限，在低浓度测试时是主要分析误差的来源；

光度噪声：只影响仪器500nm处的检测下限，圭要作为比较仪器好坏的依据之一，从此能粗略看出仪器性能好坏。

目前，基线平直度为±0.001，如PE公司的Lambda900、北京普析通用的TU-1901、北京瑞利公司（原北京第二光学仪器厂）的U-2100等。目前，国外紫外可见分光光度计仪器的zui小整机噪声为士 0.0002 (如Varian公司的 Cary6000等）；我国紫外可见分光光度计仪器的zui小整机噪声为±0.0004 (如 TU-1900、TU-1901 等）。

(2) 基线平直度与基线漂移的主要区别

①物理概念不同

基线平直度：全波长范围内，各个波长上的噪声，与滤光片和光源切换有关；

基线漂移：与时间有关的光度值的变化量，主要影响因素是仪器的电子学部分和仪器周围的环境。

②测试条件不同

基线平直度：在A=0、SBW=2nm的条件下，进行全波长慢速扫描；

基线漂移：在A=0、SBW=2nm、波长固定为500nm的条件下，仪器冷态开机（关机2h后开机），预热2h后，进行扫描1h，取这1h内zui大zui小值之差，即为基线漂移。

③影响的因素不同

基线平直度：影响基线平直度的因素有7个；

基线漂移：影响基线漂移的主要因素是仪器的电子学系统（主要是电源）和环境（电磁场、温度、湿度等）。

(3) 认识与运用方面的主要错误倾向目前对紫外可见分光光度计的基线平直度的重要性尚未引起足够重视，在基线平直度的运用方面还有许多错误，其具体表现如下。

①制造商不给仪器的基线平直度指标。 

②盲目给基线平直度，如许多制造商，将基线平直度千篇一律地写成±0.001。

③给出错误的基线平直度，许多制造厂不给出仪器全波长范围内的基线平直度，如许多仪器给出的波长范围为190?1100nm或190?900nm，但给出的基线平直度，只能适合波长范围为220?950nm或210?800nm。

以上三种作法都是不对的！

①如果不给基线平直度，使用者将不知自己所使用的波长上的噪声或灵敏度， 不便选择仪器条件；因此，不易得到*分析结果。

②并非紫外可见分光光度计的基线平直度都是±0.001。如国内某厂给出的紫外可见分光光度计的基线平直度为±0.001，笔者实测为±0.004，相差4倍。

③不给全波长范围内的基线平直度，更是不对的。*、未搞清基线平直度的概念或定义；第二，不能保证该紫外可见分光光度计的波长使用范围，可以说是虚指标；第三，会误导使用者，使使用者误认为制造厂给的基线平直度就是指的全波长范围内的基线平直度。

(4) 保证或提高基线平直度指标的措施

①设计者要从理论上搞清基线平直度的概念，要把基线平直度与整机的光度噪声真正区分开来，知在设计和使用时都要严格控制影响基线平直度的因素。

②制造者要重视基线平直度对整机的影响！生产中要重视对基线平直度的测试，要研究基线平直度的测试方法，保证科学、准确地测出基线平直度！并要在仪器说明书中明确给出整个波段范围内的基线平直度，不能给出模棱两可的基线平直度指标！

③使用者要重视基线平直度对分析测试误差的影响，要重视对自己所用仪器的基线平直度的检测，一旦发现问题要及时解决。