可见分光光度计波长示值误差测量结果的不确定

贾刘庆（山西省临汾市质量技术监督检验测试所，山西 临汾 041000）

可见分光光度计波长示值误差测量结果的不确定

贾刘庆
（山西省临汾市质量技术监督检验测试所，山西 临汾 041000）

可见分光光度计是根据物质的分子对可见区辐射（光）的选择性吸收和朗姆-比尔定律对物质进行定量分析和定性鉴别的仪器。在按照规程要求的条件下，主要检定仪器的波长、投射比示值误差，示值误差测量结果的不确定度是计量学中的一个重要内容。本文主要是针对被检仪器的工作波长B段即（340nm¯900nm）的波长范围之内，来评定特定波长的示值误差，并在此基础上，列出了相应的方法与步骤，总结了研究的结果。

可见分光光度计；不确定度；波长

1　基本概述

（1）测量的主要依据：JJG178-2007

（2）基本的环境条件：要求环境的温度控制在10～30℃，并要求其相对湿度≤85%。

（3）本次的被测对象：测量B段，也就是340～900nm的可见分光光度计。

（4）测量的标准：本次研究中，我们主要是运用或者干涉滤光片是镨钕滤光片，来进行B段仪器波长的测量，并且测量标准为：①干涉滤光片：要求波长的不确定度应当≤1.0nm，其中包含因子K95=1.96。②镨钕滤光片：要求波长的不确定度应当≤0.5nm，其中包含因子k95=1.96。

（5）测量的基本步骤：用谱钕滤光片或干涉滤光片对被检仪器B段波长测量，在规定的波长处，进行吸收峰波长的测量，并要求对其进行三次重复测量。测量之后，所得到的三次示值的算术平均值，和标准值之间所存在的数值差，也就是仪器波长所存在的示值误差。

（6）对评定结果的运用：按照上述要求，来运用干涉滤光片所得到的结果，可以被有效的运用到棱镜型的可见分光光度计中。而运用谱钕滤光片所得到的评定结果，则可以运用到光栅型的可见分光光度计中。

2　数学模型

用波长标准物质检定/校准仪器的波长，测量结果为：

在上面的计算公式当中，

λ—B段分光光度计波长示值的算术平均值；

∆λ—B段分光光度计波长示值误差；

λs—标准波长滤光片的实际值

通过分析得出，∆λ与随机误差和系统误差的和相等，并且，在修正之后，系统误差慢慢趋于零，其不确定度相对来说非常的小，因此可以忽略不计，所以呢，实际上真正参与到不确定度评定当中的，主要还是波长测量的随机误差。

3　评定输入量标准的不确定度

从数学模型式子以及测量方法可知，在影响波长测量不确定度的因素不仅包括环境条件、人员操作以及测量重复性所存在的不确定度，同时也包含了被检仪器自身所存在的变动性等。所以说，在相同的检定条件之下，可见分光光度计波长示值误差测量结果的不确定度主要还是来源于仪器重复测量的不确定度和标准器量值所存在的不确定度。

a）若要运用光栅型可见分光光度计，来使用镨钕滤光片波长为529.6nm的特征波长，连续测量10次，得到3组不同波长测量列，其中一组测量列为：530，530，530，530，530，530，529，529，530，530nm。

其中，单次实验的标准差为：

然后再随机选择3台同类型可见分光光度计按照上述方法来对其进行测量，要求连续测量10次并进行计算，最终获得单次的实验标准差，得出其不确定度。

合并样本标准差

其中，实际的测量情况为：

而自由度则为：

b）若要运用棱镜型分光光度计，则应当使用干涉滤光片波长为439nm的特征波长，并对其进行10次连续测量，以此来获得3组不同的波长测量列，选择其中一组：440，440，440，440，441，441，441，440，441，440nm：

单次实验标准差：

随机选择3台同类型可见分光光度计，并对其进行同条件下的10次连续测量，运用上述方法来对其进行计算，并以此来得出相应的单次实验标准差。

合并样本标准差

实际测量情况：

3.2评定输入量λs的标准不确定度

一般来说，我们会选择B类方法，来对输入量λs的不确定进行评定，究其原因，主要是因为其最主要的来源就是镨钕滤光片或干涉滤光片波长的定值不确定度。

a）从本质上来说，镨钕滤光片波长证书的波长定值的不确定度为0.5nm，其中包含因子：

b）干涉滤光片的证书给出定值的相对不确定度为1.0nm，包含因子，

标准不确定度为

4　合成标准不确定度的评定

4.1进行灵敏系数的评定

①数学模型

②灵敏系数

4.2镨钕滤光片与干涉滤光片标准不确定度汇总表

表1　镨钕滤光片标准不确定度汇总表

表2　干涉滤光片标准不确定度汇总表

4.3B段合成标准不确定度的计算

a）镨钕滤光片：

b）干涉滤光片：

4.4合成标准不确定度的有效自由度

为了能够更好的加以运用，我们可以将veff设置为近似于100，这样并不会对最终的结果产生什么严重的影响作用。

5　扩展不确定度的评定

将置信概率设置为P=95%，并且依据有效自由度veff=100，来对其进行，通过进行t分布表的查阅之后可以得出：

B段波长扩展不确定度为

a）镨钕滤光片∶

b）干涉滤光片∶

6　测量不确定度的报告

通过相关的测量以后，得出其扩展不确定度，即：

a）镨钕滤光片∶

b）干涉滤光片∶

［1］JJG178-2007《紫外、可见、远红外分光光度计检定规程》.

［2］JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中国计量出版社，1999.

［3］上海市计量测试结束研究院编.常用测量不确定度评定方法及应用实例.北京:中国计量出版社，2000.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.244