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一、概述

赛默飞（Thermo Scientific）BioMate 系列分光光度计是一款集光谱扫描、定量分析与动力学测定于一体的高性能紫外–可见光仪器。
其核心性能之一是宽广且高精度的测定范围，包括波长范围、光度范围、浓度检测范围以及动态响应范围等。

测定范围决定了仪器在不同实验类型下的适用性。无论是核酸定量、蛋白分析、化学比色反应还是环境样品检测，BioMate 均能在相应的光谱区间与吸光度范围内保持优异的线性和分辨率。

本文将从多个维度全面分析 BioMate 的测定范围特征、限制条件、拓展方式与实际应用表现。

二、波长测定范围

2.1 标准波长范围

BioMate 系列分光光度计的典型波长覆盖范围为：

190 nm ～ 1100 nm\textbf{190 nm ～ 1100 nm}190 nm ～ 1100 nm

该范围涵盖了紫外区（190–380 nm）、可见区（380–780 nm）和近红外区（780–1100 nm），能满足绝大多数化学、生物与物理样品的光谱测定需求。

2.2 光源与光谱区间

BioMate 通过自动光源切换或单灯系统平滑过渡，确保全谱测定时光强分布连续、无突变。

2.3 波长精度与分辨率

• 波长准确度：±0.3 nm

• 波长重复性：±0.1 nm

• 光谱带宽：1.0–5.0 nm 可调

高分辨率光栅与精密步进电机控制使 BioMate 能区分相邻吸收峰，保证多峰光谱的真实性与细节完整度。

2.4 应用示例

• 200–350 nm：DNA/RNA 定量、芳香族化合物吸收；

• 400–700 nm：比色反应、显色剂、蛋白定量、色素检测；

• 700–1100 nm：光催化材料、金属离子络合物、环境监测中浊度变化。

三、光度测定范围

光度范围表示仪器可准确测定的吸光度值区间，反映光信号的线性响应能力。

3.1 标准范围

BioMate 的光度测定范围通常为：

0 ～ 3.000 A\textbf{0 ～ 3.000 A}0 ～ 3.000 A

部分高端型号可扩展至 4.000 A，适合高浓度样品或强吸收体系的分析。

3.2 光度线性

吸光度与浓度的线性关系是保证定量分析准确性的核心。
BioMate 通过精密检测器和低噪声放大电路实现光度线性误差小于 ±0.5%。

验证方法常采用中性密度滤片，测得标准吸光度与实际读数的差值，确保线性区域的真实有效。

3.3 光度准确度与重复性

这些指标确保在极低或极高吸光度条件下，测量结果仍具可比性与稳定性。

3.4 吸光度饱和点

当样品浓度过高、吸光度超过 3.0 A 时，透射光接近检测限，噪声影响增大。
此时应稀释样品或使用短光程比色皿（如 1 mm、2 mm）以维持在线性范围内。

四、透射率与浓度测定范围

4.1 透射率 (%T)

透射率表示样品透过光强占入射光强的百分比。BioMate 测定范围如下：

\textbf{0.0% ～ 200.0% T}

（超过 100% 的范围用于校准与参比误差修正）

分辨率优于 0.1%T，可用于高透光材料或低吸收样品的精密测量。

4.2 浓度测定范围

浓度范围与吸光度线性区直接相关，BioMate 可根据校准模式灵活调整。

通过样品稀释或更换光程，比色皿可进一步拓展浓度范围。

五、动力学测定范围

BioMate 的动力学功能可实现对反应过程的实时监测。

5.1 时间范围

• 单次测量时间：1 秒至 24 小时；

• 时间间隔：0.5–60 秒可设；

• 数据点数：最多可记录 10,000 个时间点。

5.2 测定波长

可固定单波长或多波长同时监控反应进程（如 NADH 在 340 nm 吸收）。

5.3 信号范围

当吸光度变化速率 ΔA/min 在 0.0001–2.000 之间时，系统可准确记录反应曲线，计算初速率与反应常数。

六、光谱扫描与分辨率范围

6.1 扫描范围

• 波长起点：190 nm

• 波长终点：1100 nm

• 步长：0.1、0.5、1、2、5 nm 可选

• 扫描速度：高、中、低三档模式

6.2 分辨率控制

标准带宽 1.0 nm，可根据样品吸收特征调节至 2.0 或 5.0 nm，平衡信号强度与分辨率。

6.3 应用示例

• 全谱扫描：分析吸收峰位置与形状；

• 差谱扫描：检测反应前后光谱变化；

• 多样品对比：评估批次间一致性。

七、样品类型与测定范围扩展

7.1 核酸与蛋白

• DNA、RNA 测定范围：20–2000 μg/mL；

• 蛋白质（A280 法）：0.05–2.0 mg/mL；

• 比色法（Bradford/BCA）：0.01–5 mg/mL。

7.2 化学样品

• 有机染料与金属络合物：0.1–100 mg/L；

• 环境水样 COD、氨氮：0.05–100 mg/L；

• 食品中糖类或维生素：0.1–50 mg/mL。

7.3 细胞与微生物

• 光密度（OD）测定范围：0.05–2.0；

• 波长常用 600 nm，用于细胞密度或菌液浓度监测。

7.4 材料与纳米研究

• 纳米金属颗粒：400–900 nm 吸收峰分析；

• 高分子薄膜：200–800 nm 透射率研究；

• 光敏材料带隙估算：500–1100 nm。

这些广泛的样品范围展示了 BioMate 在不同领域的兼容性与灵活性。

八、影响测定范围的因素

8.1 光源能量

光源衰减或波段能量不足将缩小有效测定范围。定期更换灯源可保持全谱覆盖。

8.2 光学系统清洁度

灰尘或污染会造成杂散光上升，影响低波长（200 nm 以下）的检测能力。

8.3 比色皿材质

• 石英比色皿：适合 190–1100 nm；

• 玻璃比色皿：350–1100 nm；

• 塑料比色皿：400–900 nm。
  比色皿材质直接决定紫外区的可用范围。

8.4 样品特性

浑浊、颜色过深或含悬浮颗粒的样品会导致散射光增强，影响测定线性。

8.5 环境条件

温度、湿度和电源稳定性都会影响光学元件及检测器性能，从而改变仪器的有效测定范围。

九、测定范围的校准与验证

9.1 波长验证

使用钕玻璃或钬滤光片验证特征吸收峰（如 361.5 nm、453.8 nm），校准波长范围的准确性。

9.2 光度线性验证

通过标准中性密度滤片或钴硫酸钾溶液系列测试 0.2–1.0 A 范围内的线性。

9.3 浓度范围验证

制备不同浓度标准溶液，绘制 A–C 曲线，确认线性相关系数 R² ≥ 0.999。

9.4 动态响应验证

通过 NADH 或染料反应体系检测 ΔA/min 的线性响应区。

十、扩展测定范围的方法

1. 调整比色皿光程：短光程皿用于高浓度样品，长光程皿用于低浓度样品。

2. 样品稀释：保持吸光度在 0.1–1.0 区间内获得最佳精度。

3. 选择合适波长：避开过强或过弱吸收区。

4. 使用辅助附件：如积分球模块、微量池、流通池等，以适应微量样品或高吸收体系。

5. 自动增益调节：BioMate 具备 Auto-Gain 功能，能自动放大信号以扩展检测动态范围。

十一、不同模式下的测定范围总结

此表反映出 BioMate 的多功能性与跨学科适用能力。

十二、BioMate 测定范围在不同领域的表现

12.1 生命科学

• DNA/RNA：20–2000 μg/mL；

• 蛋白质：0.01–5 mg/mL；

• 酶动力学反应：ΔA/min 0.0005–1.000。

12.2 环境与水质分析

• COD、氨氮、总磷：0.01–100 mg/L；

• 色度与浊度：1–500 度；

• 重金属络合物：0.1–10 mg/L。

12.3 药物与化学品分析

• 原料药含量测定：0.05–10 mg/mL；

• 稳定性研究中紫外吸收峰位偏移：190–400 nm。

12.4 材料与工业检测

• 聚合物薄膜透射率：300–900 nm；

• 金属氧化物纳米材料带隙：500–1100 nm。

BioMate 的广谱测定能力使其成为科研、教学和工业实验室的核心仪器。

十三、典型性能参数参考（以 BioMate 8 为例）

这些指标表明 BioMate 在全波段范围内都能保持高灵敏度与长期稳定性。

十四、测定范围与分辨率、灵敏度的关系

1. 分辨率决定最小波长差：高分辨率提高吸收峰识别能力；

2. 灵敏度决定检测下限：低噪声检测器拓宽低浓度测定范围；

3. 线性范围决定上限：光度线性区的宽窄限制高浓度测定能力。

BioMate 在光源、光栅与信号放大系统三方面的优化，使其在分辨率、灵敏度与线性区间之间取得平衡。