分光光度计故障判断与分析

宋钰兴

大同市综合检验检测中心 山西大同 037006

分光光度计是现代分子生物实验室常规仪器，可以将成分复杂的光分解为光谱线。分光光度计主要用于核酸，蛋白定量以及细菌生长浓度的定量分析。分光光度计是一种精密度较高的仪器，任何一个零部件存在问题，都有可能影响分光光度计的正常使用。针对分光光度计出现的故障，及时进行准确地判断，找出故障发生的原因，并制定有针对性的处理措施，是保障分光光度计正常运行的关键。以下本文将对分光度计的组成，常见故障的快速判断进行具体分析[1]。

1 分光光度计组成

分光光度计主要由以下几部分组成，即：①光源。光源的种类不同，其发射光谱也不同，也可以说，光源的发射光谱是其所特有的。例如，钨灯可以发出波长在380～780nm范围之内的光谱，且经三棱镜折射后，可以得到常见颜色组成的连续色谱，这个色谱可作为可见光分光光度计的光源；氢灯可以发出波长在185～400nm范围之内的光谱，紫外线光度计通常是使用氢灯作为光源。②单色器。单色器的主要作用是将光源发出的光分成所需单色光，因此也被称为分光器。单色器主要由色散元件、准直镜、入射狭缝、出射狭缝以及物镜等部分构成。色散元件的作用是将复合光分解为单色光；准直镜的作用是将入射光束转变为平行光束；入射狭缝的作用是减少杂散光的进入；物镜的作用是使平行光聚焦于出口狭缝，出射狭缝的作用是限制通带宽度。③样品室。样品室的作用是放置移动样品。④检测器。检测器的作用是对色谱柱流出的组分及其量的变化进行检测，主要包括微分、积分两种类型。⑤信号处理器与显示存储系统。分光光度计的信号处理器通常为专门的微处理器，作用为优化数字信号处理的过程。显示存储系统可以直观显示实验所得，且可无限期地存储实验中的数据。

2 分光光度计日常使用中的故障与排除方法

分光光度计日常使用过程中，经常会出现一些故障问题，影响仪器的正常运行。现对常见的故障问题及其排除方法总结如下：

（1）开机后，不能自检，风扇不转。应检查电源开关、保险丝、仪器主机与计算机主机之间的连接等是否正常。

（2）自检中的故障。一是出现错误信息或某项不通过。应检查仪器主机与计算机主机之间的连接等是否正常；可重新安装软件或重启仪器后再自检。二是“钨灯能量低”。可重新安装软件或重启仪器后再自检；将光源室盖打开，如果发现钨灯不亮，便要关机，并更换新钨灯；检查光度室是否存在挡光物。三是“氘灯能量低”。可重新安装软件或重启仪器后再自检；将光源室盖打开，如果发现氘灯不亮，便要关机，并更换新氘灯；检查光度室是否存在挡光物；观察氘灯保险丝是否氧化、烧断或松动，若有，便更换新保险丝。

（3）波长不准，有平移。重启仪器后再自检；检查电源电压是否正常；检查仪器主机与计算机主机之间的连接等是否正常；如果排除上述故障还是不行，则要将光度计打开，用蘸着钟表油的小毛刷对丝杆进行刷洗。

（4）仪器噪声非常大。检查220V电源电压是否正常；检查钨灯、氘灯的发光点是否颜色变黑，钨灯、氘灯的使用寿命是否到期或电源电压是否正常；检查电路板有无虚焊问题；检查仪器周围是否存在强电磁场干扰现象、比色皿是否存在污染物、样品是否浑浊。

（5）光度不准。检查称样是否准确、样品及操作是否正确；检查波长是否正确；检查比色皿是否存在污染物；进行暗电流校正；检查保险丝是否存在氧化、接触不良或者是松动等故障；检查杂散光、噪声是否过大；检查基线平直度；检查光谱带宽。

（6）基线平直度指标超差。可重新安装软件；检查光源是否存在异常现象，如灯脚接触不良、灯泡发黑、光伏电源不稳定等；检查波长是否不准，如发生平移；进行暗电流校正；检查条件是否选择正确。

（7）测量过程中吸光度值非常大。可重新安装软件；重启仪器后再自检；检查电源电压是否过低、样品是否太浓、光源是否点亮；检查光度室是否存在挡光物。

（8）透过率或吸光度的重复性相对较差。检查样品溶液的均匀度、样品是否过稀；检查样品有无光解，更换稳定的试样进行检测；检查光谱带宽是否过小；检查比色皿是否存在污染物；检查仪器周围是否存在强电磁场干扰现象。

（9）紫外区（波长范围为190～339nm）稳定性差。可能是波长出现错误所致，对此，可分别做一次波长校正、暗电流校正，自检的时候，必须盖好样品室盖，不可在样品室中放东西，将四联架停到一个固定档位上；可能是因为预热时间不足所致，可延长预热时间；对灯的使用时间进行检查，如果已经达到或接近使用寿命2000h，便要更换新氘灯；检查200nm、220nm下的稳定性，如果220nm波长下稳定性好、200nm波长下稳定性差，则为光路、能量问题，可调整光斑；检查220nm、250nm下的稳定性，如果250nm波长下稳定性好、220nm波长下稳定性差，则为包装上的气味在长时间使用过程中进入仪器内部所致，可将光度计停放一段时间；检查250nm、可见区任意波长下的稳定性，如果可见区任意波长下的稳定性好、250nm波长下稳定性差，则为氘灯电源或者是氘灯问题所致，应当送修或者是更新新氘灯。

（10）可见区（波长范围为340～1100nm）稳定性差。可能是波长出现错误所致；可能是因为预热时间不足所致，可延长预热时间；对钨灯的使用时间进行检查，如果已经达到或接近使用寿命2000h，便要更换新钨灯；检查500nm、1000nm下的稳定性，如果500nm波长下稳定性好、1000nm波长下稳定性差，则为光路、能量问题，可调整光斑；如果可见区、紫外区稳定性均比较差，则为供应电源、放大板的问题，应当送修[3]。

（11）自检未通过。分光光度计的自检，包括开启主机时的功能检查以及系统应用过程中的波长校正功能。自检的内容包括钨灯或氘灯开关、切换定位、滤色片定位、暗电流大小以及光电池能量等。每一步检查如果没有通过，便会打错号，同时发出蜂鸣警示信号。在出现这样的情况时，仅需对相应功能涉及到的器件进行检查。如果分光光度计发生大幅度跳动的现象，应当及时送修。分光光度计的很多问题是因为搬运、操作不当所导致的，这种问题可通过波长校正得到有效处理。但如果波长不正确，则其会引起稳定性差、扫描的峰值错误、测出的数据错误等问题，因此若是出现上述问题，应先自检波长。

自检未通过可分为以下几种情况：一是滤色片未通过。不能正常定位、电机不转；二是切换未通过。微动开关线路接触不良、微动开关坏，电机不转；三是光电池未通过。滤色片位置错、短路、放大板到微机板的信号线接触不良；四是暗电流未通过。放大板问题、暗电流过小或者过大；五是波长校正出错。样品室四孔架未在档位而遮光、光学元件发霉使得其能量较低、波长电机先反转后正转、氘灯不亮、自检时波长出错、滤色片电机失灵。

（12）样品检测稳定性差。检查分光光度计是否正常自检；检查样品是否存在显著的挥发性，若为强挥发性气体，则要把样品池敞开，等到干扰气体完全散去，方可进行检测；在当前状态下，将比色皿取出，使得样品池为空状态，再按下ZERO，吸光度0.000Abs，检查是否跳动，跳动范围在±0.002范围内，则为正常，若是跳动超出这一范围，则检查外部电源是否为稳压电源，然后关闭仪器电源重新自检，确认自检正常；检查是否正确使用空白溶液校零。按照相关标准的要求，空白溶液用来进行校零的情况下，其吸光度应≤0.4Abs。

（13）样品吸光度不准确。对比色皿配对性进行检查；系统应用中进行“暗电流校正”，再重新校正空白溶液，然后进行测量。

3 分光光度计常见故障的快速判断与分析

3.1 光谱带宽变差

光谱带宽变差是分光光度计的常见故障问题之一。针对这一问题进行判断的时候，可从以下几个方面入手：①检查设置的狭缝宽度是否过宽。目前，大多数分光光度计的狭缝宽度是可调节的，如果狭缝宽度过宽，则会导致光谱带宽变差；②如果狭缝宽度合适，便检查光源亮度、光源有无闪烁，以便于确定电源电压是否正常；③如果电源正常，可将主机拆开，检查光学系统是否失调，如光电接收器发生移位、反射镜松动或者是移位、光源位置变化、由于积尘等因素导致反射镜面的反射率下降等；④排查是否存在光电管性能不佳、检测器灵敏度降低、放大电路噪比下降等问题。

3.2 透射比重复性与准确度下降

分光光度计的测光特性恶化，通常体现在透射比重复性、准确度下降方面，大多数情况下是因为电子系统的稳定性下降。①光源供电电源存在问题，导致光源发光特性发生改变，对电源灯的电压、光源灯的亮度进行观察，便可以发现这一问题；②信噪比下降、放大器工作点漂移等，也会使透射比重复性、准确度下降；③光电检测器部分工作电压波动，使得光强度相同的情况下产生的电信号出现改变，可通过对光电检测器部分电压进行监测来判别这一问题。分光光度计使用过程中，如果扫描速度、响应速度、狭缝宽度等工作参数设置不当或者是不严格按照说明书上的规程进行操作、比色皿槽的安放位置与角度不当或者是定位不准等，均可能使得透射比测定出现错误。

3.3 波长重复性与准确度下降

针对波长重复性与准确度下降的问题，可从以下几个方面入手：①检查工作环境温度是否出现明显变化，温度因素对棱镜式分光光度计产生的影响尤为明显；②如果温度无明显变化，可在比色皿位置放置白卡纸，检查白卡纸上波长580nm的位置是否是黄色光斑；③将分光光度计拆开，检查光路中的光栅、棱镜等色散元件是否发生移位，在调节波长的时候检查光栅台或棱镜台转轴配合是否存在阻滞或者是发生松动、正弦机构或波长凸轮有无出现明显磨损、反射镜面反射率是否因为积尘而下降等[3]。

3.4 透射比无法调100%

透射比无法调100%，主要是因为光源亮度不足，使得光能量强度不足。而光源亮度不足，可能是光源灯老化、光源供电电压等因素所致，还可通过检查灯玻璃上是否存在由于灯丝蒸发而引起的黑斑以及检测光源灯亮度、供电电压是否正常进行判断。一些分光光度计为确保光谱纯度，而将一组滤光片设置在透光狭缝、光路的光源灯之前，以便于将部分光谱在早期滤除，然后经过单色器产生特定波长的光谱。但这样的情况下，如果滤光片错位、移位，则可能使得某段波长下透射比无法调100%。光电倍增管、光电管、光电池严重老化，也可能导致透射比无法调100%，可通过检查光电管的光窗周围是否变色进行判断。

3.5 基线弯曲

如果分光光度计100%弯曲，则应从以下几个方面进行判断：①检查光源部分是否倾斜、松动或者是移位，若有则要换用新部件或进行调整；②如果光源部分正常，则在入射狭缝前用白卡纸检查光斑情况，如果存在切割、偏位、散焦、不对称等问题，则要对聚光系统中反射镜的位置进行检查；③如果存在光束偏位、亮度不均匀、不重叠等现象，应检查色散元件、反射镜有无松动、移位等情况，并给予纠正。

4 结语

综上，分光光度计是一种精密度较高的仪器，日常使用过程中经常出现一些故障，且使用一段时间之后也会产生严重的故障问题。故障问题一旦出现，便要及时判断故障发生的原因，并采取有针对性的措施予以处理，以避免造成严重的后果，减少损失。