紫外可见分光光度计(UV)

主题:【第十届原创】关于紫外-可见分光光度计光源灯更换后的调整

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夕阳
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        今日看到有的版友询问日立U-3000系列分光光度计光源更换后的调整问题,特将此篇我过去的调整笔记发表上来,供大家参考:

关于紫外-可见分光光度计光源灯更换后的调整



(一)前  言:
众所周知,紫外可见分光光度计的光源部需要经常更换光源灯(钨灯或氘灯),一般来说这种工作均由仪器厂家的工程师来进行;如果仪器用户自己可以掌握这种更换和调整技术,既能节约等待时间又能节省维修费用,可谓一举两得。虽然有些用户也曾经自行尝试过这种工作,但往往效果不太理想,究其原因则是没有掌握要领,他们将这种更换光源灯的工作看做与更换室内照明灯泡的性质一样,认为只要换上的光源灯被亮即万事大吉;为此、我以日立U--3010型分光光度计为例,谈谈这方面的调整要领。
(二)光源灯室的构造:
(1)简易型的仪器
    一般简易型分光光度计的光源室仅仅设计了一支钨灯来涵盖整个波长区域的使用,由于钨灯的能量在紫外区很弱,因此、此类仪器在紫外区的测量信号的噪声较大。
当然、也有专用的紫外分光光度计(如液相检测器或核酸蛋白仪等),同理、光源灯就改用一支氘灯了。
(2)中、高档型的仪器
    为了保障在190~1100nm区域内的高信噪比,目前的仪器均采用两只光源灯互补使用,即在紫外区采用氘灯,而在可见区使用钨灯,两只灯的选择采用旋转光源镜来切换;图-1就是这种光源室的鸟瞰实例图(注:图以日立U-3010机型为例,以下同);
图中左侧是氘灯,右侧是钨灯,上方是去往单色器的进光孔,下方就是转换光源镜。


图-1、 灯室鸟瞰



(三)光源灯更换后为何要调整?
分光光度计有一个技术指标,称为“基线噪声”,也就是“信噪比”,英文表示为S/N;简单地讲信噪比越大测量的结果精度越高。要想达到最佳信噪比,光源的调整就凸现重要了;关于这个调整的物理意义,用仪器术语解释:就是让光源灯发出的实际光束与光路理论光轴完全重合。用形象语言解释:就是让光源发出的光束的最强点完全照射到仪器单色器的入口狭缝的中央处。
由于安装光源灯的灯座一般是固定式的,加之每支灯的构造的微小差异,致使其发射出的光束在三维空间中的位置也不尽相同;所以更换光源灯后,很难保证光束的最强点照射到狭缝的中央处,这是客观存在。为此、唯一可以补偿这一缺憾的办法就是调整光源镜的反射角度。但是对于许多使用者而言,往往不清楚这个调整步骤的重要性。一般来讲、含有氘灯和钨灯两种光源的仪器的光源镜均可以调整,图-2就是日立U-3010分光光度计灯室内光源镜的示意图:

                        图-2、光源镜示意图

示意图说明:

Screw:  为内六角调整螺丝,共三个,分别为A,B,C;
Nut:    为锁定螺母(调整螺母时先松开锁定螺母,调好后再锁紧);
Screw A :为氘灯/钨灯垂直光束调整螺丝;
Screw B :为氘灯水平光束调整螺丝;
Screw C :为钨灯水平光束调整螺丝;
(四)如何调整光源镜?
(1)准备工作:
光源镜位置调整时,样品室内必须保证无任何样品,如安装有其他附件时(如:积分球、反射附件等)请暂时取出。同时打开灯室的后盖和上盖,以便更换光源灯和调整光源镜;参看图-3,4:

图-3、取下灯室后盖


图-4、露出光源镜


(2)  更换氘灯后的调整方法(适用于U-3010):
-测量模式设定为:E(S)或E(R)(单光束模式)
-光源设定为:仅用D2灯
-光电管高压:选固定模式,电压设定为300V左右
-波长设定为:656.1nm(氘灯的特征波长)
仔细调整光源镜A和B两个定位螺钉,使显示屏右上角的能量显示值达到最大。
如图-5:


图-5、调整氘灯光束



说  明:
① 氘灯原本在可见区是没有能量的,但是却在656.1nm处出现一条氘灯的特定谱线,当氘灯的发射光束达到最佳位置时,这条特殊的谱线峰值也会达到最高,仪器正是利用这个峰值变化来监控氘灯是否调整到最佳位置的。
② 实施此项调整时,仪器的测量模式不能选择透过率或吸光度模式,一定要设定为单光束或能量监测模式,否则氘灯特征谱线看不到。
(3)  更换钨灯后的调整方法(适用于U-3010):
-测量模式设定为:T%
-光源设定为:仅用WI灯
-光电管高压:选自动模式
-波长设定为:600nm
仔细调整光源镜A和C两个定位螺钉,使显示屏右上角的透过率显示值最大。
如图-6所示:


图-6、调整钨灯光束


(五)注意事项:
(1) 光源镜背部的螺钉A为灯光束垂直方向的调整螺钉,该螺钉调整时要兼顾两个灯的能量,但主要照顾氘灯的能量,因为氘灯的能量是钨灯的1/5。
(2) 虽然大多情况下仅仅更换一只光源灯,但调整时两只灯的情况均要兼顾检查。
(3)调整后要做仪器基线平坦度及噪声水平的测试,以检验调整的效果。
(4)不同的分光仪器的灯室构造可能有所不同,但调整思路基本是相通的,本文仅能起到抛砖引玉的作用。
该帖子作者被版主 秋月芙蓉10 积分, 2经验,加分理由:原创分享
又又1990
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一片枫叶
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请问夕阳老师:
调整时氘灯点亮,是否有紫外辐射,对人体造成危害,是否要有必要的防护措施?
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2017/7/10 13:01:45 Last edit by v2960432
暗夜精灵
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uv-vis
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原文由 一片枫叶(v2960432) 发表:
请问夕阳老师:
调整时氘灯点亮,是否有紫外辐射,对人体造成危害,是否要有必要的防护措施?
辐射肯定是有一点的,但是危害很小吧,就调整光源一会时间,没必要专门防护
夕阳
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原文由 一片枫叶(v2960432) 发表:
请问夕阳老师:
调整时氘灯点亮,是否有紫外辐射,对人体造成危害,是否要有必要的防护措施?


由于网络的问题,我现在才能回复您的问题。
一般来说,氘灯的射线是很微弱的,但是如果长时间直接观看氘灯的话,对眼睛还是有一定的刺激的;所以我一般在调整氘灯时,均戴上保护眼睛(其实就是花镜)。
qianguiyun1
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请问安老师:U-4100也可以这样调整吗?
夕阳
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原文由 qianguiyun1(qianguiyun1) 发表:
请问安老师:U-4100也可以这样调整吗?
基本差不多。
qianguiyun1
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原文由 夕阳(anping) 发表:
基本差不多。
谢谢,下次试试
现代化
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能力撑不起梦想
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每次都能从安老师的作品里学到东西。
谢谢安老师!