李鋼，朱健軍

（中山市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東中山 528400）

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薄層色譜掃描儀波長(zhǎng)示值誤差校準(zhǔn)方法

李鋼，朱健軍

（中山市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東中山 528400）

摘要目前我國(guó)沒(méi)有薄層色譜掃描儀國(guó)家檢定規(guī)程，一些地方或部門標(biāo)準(zhǔn)中的波長(zhǎng)示值誤差項(xiàng)目計(jì)量方法可操作性不強(qiáng)。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種薄層色譜掃描儀波長(zhǎng)示值誤差計(jì)量方法。該方法利用計(jì)量單位使用的鈥玻璃波長(zhǎng)濾光片作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，操作步驟與樣品測(cè)試類似，波長(zhǎng)示值誤差的擴(kuò)展不確定度為0.6 nm （k=2），滿足校準(zhǔn)要求。該法降低了計(jì)量操作難度，可作為計(jì)量人員的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞薄層色譜掃描儀；計(jì)量；波長(zhǎng)示值誤差；鈥玻璃波長(zhǎng)濾光片

薄層色譜掃描儀是薄層色譜分析法使用的主要儀器，廣泛應(yīng)用于中草藥、中成藥的成分分析和合成藥物分析方面。隨著醫(yī)藥工業(yè)、臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和食品化工等行業(yè)的快速發(fā)展，薄層色譜掃描儀的應(yīng)用越來(lái)越廣［1］。雖然目前各國(guó)生產(chǎn)的薄層色譜儀規(guī)格不同，性能各異，但其測(cè)定的基本原理相同，即用一束長(zhǎng)寬可以調(diào)節(jié)的一定波長(zhǎng)、一定強(qiáng)度的光照射到薄層斑點(diǎn)上進(jìn)行整個(gè)斑點(diǎn)的掃描，用儀器測(cè)量通過(guò)斑點(diǎn)或被斑點(diǎn)反射的光束強(qiáng)度的變化達(dá)到定量的目的。薄層色譜掃描儀的校準(zhǔn)，現(xiàn)階段沒(méi)有國(guó)家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，只有地方檢定規(guī)程和行業(yè)檢定規(guī)程，如河北省出臺(tái)的地方檢定規(guī)程JJG（冀）059-2004 《薄層色譜掃描儀檢定規(guī)程》［2］等。已有不少計(jì)量工作者對(duì)該類儀器的計(jì)量進(jìn)行研究，探索出一些行之有效的校準(zhǔn)方法［3］，除此之外生產(chǎn)廠家也針對(duì)自己的儀器提供了內(nèi)部校正方法。

針對(duì)薄層色譜掃描儀波長(zhǎng)示值誤差的校準(zhǔn)方法，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量工作者發(fā)表的論文所采用的方法大致相同：將光源選擇至汞燈位置，移開(kāi)光源室蓋，將低壓汞燈放在單色器入微狹縫前面，將其固定；將空白標(biāo)準(zhǔn)薄層板放在樣品室內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)光束；調(diào)節(jié)波長(zhǎng)至436 nm處，將負(fù)高壓開(kāi)關(guān)改為手動(dòng)控制，調(diào)節(jié)負(fù)高壓使吸光度值處在3.0左右；選擇較小狹縫、熒光線性測(cè)定方式，進(jìn)行光譜掃描；掃描200～700 nm的汞燈譜線，記錄峰值波長(zhǎng)，與標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的差值即為示值誤差［3-4］。儀器生產(chǎn)廠家則是利用儀器自身氘燈進(jìn)行內(nèi)部校正，一般都有專用的波長(zhǎng)校正軟件來(lái)進(jìn)行該項(xiàng)操作。

實(shí)際操作中以上兩種方法都有一定局限性?，F(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中提供的用低壓汞燈來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)的方法，需要對(duì)儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較熟悉，有較長(zhǎng)工作經(jīng)驗(yàn)的校準(zhǔn)人員才能完成操作；且因需打開(kāi)儀器光源室在儀器內(nèi)部進(jìn)行操作，部分用戶不易接受。在進(jìn)行國(guó)外儀器波長(zhǎng)校準(zhǔn)時(shí)，需應(yīng)用校正軟件，而校正軟件一般不是儀器標(biāo)準(zhǔn)配置，另外購(gòu)置需要幾萬(wàn)元，用戶一般不會(huì)配備該軟件。國(guó)內(nèi)廠家雖然免費(fèi)提供波長(zhǎng)校正軟件，但其低端設(shè)備只能校正一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)，不能對(duì)全波長(zhǎng)范圍進(jìn)行有效校正。高端設(shè)備市場(chǎng)占有率不高，一般校準(zhǔn)時(shí)很難接觸到。

針對(duì)以上問(wèn)題，筆者結(jié)合用戶實(shí)際操作，提出一種新的校準(zhǔn)方法：以鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片作為校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，不需要專用的校正軟件，校準(zhǔn)人員只需將鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片當(dāng)作日常樣品進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)的過(guò)程中即可對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

1 波長(zhǎng)示值誤差校準(zhǔn)步驟

（1）標(biāo)準(zhǔn)濾光片掃描坐標(biāo)的確定。開(kāi)機(jī)預(yù)熱，放置鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片于薄層掃描儀主機(jī)箱薄層板裝載臺(tái)上，然后在薄層掃描儀主機(jī)上手動(dòng)調(diào)節(jié)光狹縫，使光斑能掃描到整個(gè)鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片，記錄儀器中顯示的坐標(biāo)X軸和Y軸數(shù)據(jù)，以此作為鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片掃描起止位置。

（2）標(biāo)準(zhǔn)濾光片掃描點(diǎn)的確定。打開(kāi)操作軟件，設(shè)置儀器掃描參數(shù)：將步驟（1）中確定的坐標(biāo)X軸和Y軸數(shù)據(jù)輸入；選擇鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片的一個(gè)峰值波長(zhǎng)（從該標(biāo)準(zhǔn)器的檢定或校準(zhǔn)證書(shū)上可以獲得）為掃描波長(zhǎng)；選擇較大的狹縫尺寸、適中的掃描速度和反射測(cè)量模式；其它參數(shù)按日常樣品進(jìn)行設(shè)置。儀器參數(shù)設(shè)置好以后，對(duì)鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片進(jìn)行定波長(zhǎng)掃描。由于鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片的邊緣效應(yīng)，掃描時(shí)濾光片的邊緣會(huì)形成尖銳的峰形。故只需選擇兩個(gè)尖峰之間的峰值點(diǎn)作為鈥玻璃標(biāo)準(zhǔn)濾光片掃描點(diǎn)即可。

（3）標(biāo)準(zhǔn)濾光片的全波段光譜分析。鎖定需做光譜分析的鈥玻璃標(biāo)準(zhǔn)濾光片掃描點(diǎn)后，對(duì)其進(jìn)行全波段掃描，掃描完成后對(duì)譜圖進(jìn)行解析，即可獲得鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片的光譜圖。其各個(gè)峰值波長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)值之差的最大值即為波長(zhǎng)示值誤差。

2 波長(zhǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理

圖1、圖2分別為鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片在薄層掃描儀中得到的光譜圖及其在紫外分光光度計(jì)中得到的光譜圖。在薄層掃描儀中得到的光譜圖的波長(zhǎng)示值及標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表1。

由圖1、圖2可知，鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片在薄層色譜儀和紫外分光光度計(jì)中的掃描圖相吻合。由表1可知，在波長(zhǎng)200～700 nm的范圍內(nèi)，鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片峰值波長(zhǎng)儀器示值與標(biāo)準(zhǔn)值（從該標(biāo)準(zhǔn)器的檢定或校準(zhǔn)證書(shū)上可以獲得）相符合，因此可以確定本方法得到的薄層色譜儀掃描圖為鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片的光譜圖，其峰值波長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)值之差即為該薄層色譜掃描儀的波長(zhǎng)示值誤差。

圖1 薄層色譜儀掃描圖

圖2 紫外分光光度計(jì)掃描圖

表1 波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值及儀器示值 nm

3 波長(zhǎng)示值誤差不確定度評(píng)定

3.1 測(cè)量條件與方法

（1）測(cè)量依據(jù)：JJF 1059-2012 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》［5］。

（2）測(cè)量環(huán)境條件：溫度為15～35℃，相對(duì)濕度為20%～85%。

（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片，編號(hào)為SBE375，黑龍江省計(jì)量院。

（4）被測(cè)對(duì)象：薄層掃描色譜儀，Scanner 3型，編號(hào)為080622，瑞士CAMAG公司。

（5）測(cè)量方法：在規(guī)定條件下，對(duì)鈥玻璃波長(zhǎng)濾光片連續(xù)測(cè)量3次，得到3次示值的算術(shù)平均值與相應(yīng)波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)值之差，即為波長(zhǎng)示值誤差。

（6）評(píng)定結(jié)果的使用：符合上述條件的測(cè)量結(jié)果，可使用該不確定度評(píng)定方法。

3.2 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型見(jiàn)式（1）：

式中：Δλ——薄層掃描色譜儀波長(zhǎng)示值誤差，nm；

3.3 不確定度評(píng)定結(jié)果

用薄層掃描色譜儀對(duì)氧化鈥波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片連續(xù)測(cè)量10次，得到測(cè)量數(shù)據(jù)為364，364，363，364，364，364，365，364，364，364 nm。

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差：

實(shí)際測(cè)量時(shí)，在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量3次，以3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值為測(cè)量結(jié)果，則可得：

3.3.2 輸入量λs的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（λs）

輸入量λs的不確定度主要來(lái)源于氧化鈥波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長(zhǎng)定值不確定度，可根據(jù)定值證書(shū)給出的定值不確定度來(lái)評(píng)定，因此采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。

氧化鈥波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長(zhǎng)的證書(shū)給出波長(zhǎng)定值不確定度為0.3 nm，包含因子k=2，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（λs）=0.3/2=0.15（nm）。

3.3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

根據(jù)式（1）求得靈敏系數(shù)：

輸入量與λs彼此獨(dú)立不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.3.4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度：

U=kuc（△λ）= 2×0.31≈0.6（nm）

參照各個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，薄層色譜掃描儀的波長(zhǎng)示值誤差最大允許誤差為不超過(guò)±5 nm或不超過(guò)±8 nm［2，4，6］，則其最大示值誤差絕對(duì)值MPEV=5 nm，而本方法評(píng)定波長(zhǎng)示值誤差的不確定度U=0.6 nm，符合不等式：可以判斷為合格［7］。

4 結(jié)語(yǔ)

用鈥玻璃波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)濾光片作為薄層掃描色譜儀的波長(zhǎng)示值誤差測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，其測(cè)量不確定度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且操作簡(jiǎn)便，滿足實(shí)際需要。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ 孫毓慶.薄層掃描法及其在藥物分析中的應(yīng)用［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，1990.

［2］ JJG（冀）059-2004 薄層色譜掃描儀檢定規(guī)程［S］.

［3］ 周中木.薄層色譜掃描儀檢定方法的研究［M］. 北京：計(jì)量技術(shù)出版社，2012.

［4］ 中國(guó)藥品生物制品檢定所.藥品檢驗(yàn)儀器檢定規(guī)程［M］.北京：人民醫(yī)藥科技出版社，2010.

［5］ JJF 1059.1-2012 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示［S］.

［6］ JJG 178-2007 紫外、可見(jiàn)、近紅外分光光度計(jì)檢定規(guī)程［S］.

［7］ JJF 1094-2002 測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定［S］.

聯(lián)系人：李鋼；E-mail： 784761482@qq.com

中圖分類號(hào)：O657.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-6145（2016）01-0073-03

doi：10.3969/j.issn.1008-6145.2016.01.021

收稿日期：2015-09-28

Calibration Method for Wavelength Indication Error of Thin Layer Chromatographic Scanner

Li Gang， Zhu Jianjun
（Zhongshan Supervision Testing Institute of Quality & Metrology， Zhongshan 528400， China）

AbstractThere is no regulation about thin layer chromatography scanner national verification in our country. Operability was not strong for some local or departmental standards. By comparing the existing standards， a new method for measuring the wavelength indication error of thin layer chromatography scanner was put forward. Holmium glass wavelength filter was used as the measurement standard in the method. The operation steps were similar to the sample test. Expanded uncertainty of wave wavelength indication error was 0.6 nm （k=2）. It could meet the calibration requirement. The method reduces the difficulty of measurement and it can be used as a reference basis for the measurement.

KeywordsTLC scanner； metering； indication error of wavelength； holmium glass wavelength filter