赛默飞分光光度计Evolution测定范围
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一、概述
赛默飞 Evolution 系列分光光度计 是全球实验室中广泛使用的紫外–可见光光谱分析仪器，具有高灵敏度、宽光谱范围和优异的光度线性性能。
仪器的 测定范围（Measurement Range） 是评价其性能的核心指标之一，它定义了仪器在不同光谱区间、不同吸光度和浓度范围内的有效工作能力。
对用户而言，了解测定范围不仅是进行正确参数设置的前提，也是保证实验结果准确性、稳定性与可重复性的基础。Evolution 系列在波长范围、吸光度范围、浓度范围及透射率范围上均表现出优异的通用性，可满足生命科学、材料分析、药物检测及环境监测等多领域需求。
二、测定范围的基本定义
测定范围 指仪器在特定物理条件下能准确测量的参数区间。
对于分光光度计而言，主要包括以下四个层面：
波长范围（Wavelength Range）：可扫描或测量的光谱区间；
吸光度范围（Absorbance Range）：仪器能准确检测的吸光度上、下限；
透射率范围（Transmittance Range）：样品对光的透射比例范围；
浓度测定范围（Concentration Range）：在比尔–朗伯定律适用范围内，样品浓度与吸光度保持线性关系的区间。
三、波长测定范围
3.1 波长范围规格
Evolution 系列的标准波长范围为：
190–1100 nm，覆盖紫外光、可见光及近红外光区。
| 光谱区间 | 波长范围 (nm) | 典型用途 |
|---|---|---|
| 紫外区 | 190–350 | 核酸、蛋白质检测、化合物分析 |
| 可见区 | 350–780 | 化学定量分析、色度测定 |
| 近红外区 | 780–1100 | 材料反射率研究、光电特性测试 |
技术说明
190–360 nm 由氘灯提供稳定紫外光源；
360–1100 nm 由钨卤灯提供连续可见–近红外光谱；
系统自动光源切换点一般设在 360 nm。
精度指标
波长准确度：±0.2 nm；
波长重复性：±0.1 nm；
光谱带宽：0.5–5 nm（可调）。
实际意义
宽波长范围保证了 Evolution 系列在核酸纯度、色度、药物吸收峰和材料光谱等不同领域的广泛适用性。
四、吸光度测定范围
4.1 吸光度定义
吸光度 (A) 表示样品对光的吸收能力，与透射光强 III 和入射光强 I0I_0I0 的比值有关：
A=−log(II0)A = -\log\left(\frac{I}{I_0}\right)A=−log(I0I)
4.2 吸光度测量范围
Evolution 系列吸光度范围：
-0.3 A ～ 3.5 A
当 A < 0 表示样品信号高于空白基线（多用于背景校正）；
0–2 A 为理想的线性检测区；
2–3.5 A 属于高浓度区，可通过短光程比色皿或稀释样品扩展线性。
精度与线性
吸光度准确度：±0.003 A（在 1.0 A 时）；
吸光度重复性：±0.001 A；
光度线性偏差：≤ 0.3%。
动态范围
在双光束光学设计下，仪器可在宽吸光度范围内保持高线性响应，实现从痕量样品到高浓度样品的准确测定。
五、透射率测定范围
5.1 定义
透射率 (%T) 为样品透过光强与入射光强的百分比：
T=II0×100%T = \frac{I}{I_0} \times 100\%T=I0I×100%
5.2 测定范围与分辨率
测定范围：0–200 %T
100 %T：完全透光；
0 %T：完全不透光；
200 %T：用于高灵敏度或参比测定模式下的扩展校正。
分辨率：0.1 %T
准确度：±0.3 %T
重复性：±0.1 %T
此范围可满足高透明样品与低透过样品的双向测量需求。
六、浓度测定范围
6.1 浓度换算原理
根据 Lambert–Beer 定律：
A=εclA = \varepsilon c lA=εcl
当光程 lll 和吸收系数 ε\varepsilonε 已知时，浓度 ccc 与吸光度成线性关系。
6.2 浓度范围
Evolution 的浓度测定范围取决于线性区间与样品光学特性。
在 1 cm 光程条件下：
最小检测浓度：10⁻⁶ mol/L（取决于分子吸收系数）；
最大检测浓度：约 10⁻² mol/L（A ≈ 2.0 时）。
通过稀释、短光程比色皿或微量检测模式，可将浓度检测范围扩展至更宽区间。
七、动力学测定范围
7.1 时间分辨率
在动力学模式下，仪器可记录吸光度随时间的变化。
时间采样间隔：0.1–10 s 可调；
最大记录时长：10⁴ s；
数据点数：最多 10,000 个。
7.2 动态吸光度范围
在反应速率较快的实验中，A 变化范围可达 0–2.5 A。
系统自动平滑算法确保信号稳定，避免漂移误差。
八、检测器与信号范围
8.1 检测器类型
Evolution 系列采用高灵敏度硅光二极管或光电倍增管检测器，响应范围覆盖 185–1200 nm。
8.2 信号响应范围
最低可检测信号强度：10⁻⁸ W/cm²；
最大光强信号：10⁻³ W/cm²；
动态信号比：> 10⁶：1。
此高动态范围保证了从极微弱吸收到高浓度样品的稳定检测。
九、测定范围的影响因素
9.1 光源强度
光源输出衰减会降低低波长区的信噪比，从而影响波长下限。
氘灯老化后 190–220 nm 区域透射率下降最明显，应定期更换。
9.2 比色皿光程
短光程比色皿（0.2–0.5 cm）可扩大高吸光度样品的线性范围。
光程不一致则可能造成系统误差。
9.3 样品特性
浑浊样品的散射会降低线性范围；
高浓度样品会产生自吸收效应；
气泡与沉淀会影响光强稳定。
9.4 环境条件
温度波动会改变样品吸收系数；
湿度过高导致光学元件结雾，削弱透射光。
9.5 仪器参数设置
带宽过宽可能引起谱线重叠；
积分时间过短可能导致信噪比下降。
十、不同应用的典型测定范围
| 应用领域 | 波长区间 (nm) | 吸光度范围 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 核酸/蛋白质检测 | 190–320 | 0–2 A | 核酸比值 A260/A280 分析 |
| 化学分析 | 200–700 | 0–2 A | 溶液吸光法测定 |
| 环境监测 | 400–800 | 0–3 A | COD、氨氮、硝酸盐检测 |
| 材料科学 | 250–1100 | 0–2 A | 反射率与吸收边分析 |
| 药物分析 | 230–350 | 0–1.5 A | 活性成分含量测定 |
| 色度研究 | 400–700 | 10–100 %T | 可见光颜色参数测定 |
十一、扩展测定范围的技术手段
11.1 光程调整
使用短光程比色皿（0.2–0.5 cm）可扩展上限吸光度范围；
微量检测附件支持 1–5 μL 样品体积测定。
11.2 样品稀释
对于高吸光度样品，可按比例稀释，确保 A 值位于 0.1–1.0 之间，以获得最佳线性。
11.3 双波长法
用于吸收峰重叠样品，可通过两个波长差吸光度消除干扰，从而扩大有效检测区间。
11.4 多次积分与信号平均
对于低吸收样品，可延长积分时间并增加信号平均次数，提高信噪比和低浓度检测能力。
十二、光度线性验证
验证方法：
配制一系列已知浓度的标准溶液（如 K₂Cr₂O₇）；
测定各浓度吸光度；
绘制 A–C 曲线并计算相关系数 R²。
当 R² ≥ 0.999 时，表明该浓度区间为有效测定范围。
十三、Evolution 系列型号测定范围对比
不同型号在吸光度线性范围与光度稳定性上略有差异，用户可根据实际需求选择合适机型。
十四、测定范围与检测限的关系
测定范围 ≠ 检测限。
检测限（LOD）：表示仪器能区分信号与噪声的最小可测浓度；
测定范围：表示在保证精度与线性的条件下可准确测量的浓度区间。
Evolution 的检测限通常可达 10⁻⁶ mol/L，而有效测定范围一般在 10⁻⁵～10⁻² mol/L。
十五、测定范围验证与维护
15.1 定期验证
每季度使用标准滤片或标准溶液验证波长与光度线性；
检查高、低浓度样品的吸光度响应曲线；
对比历史数据，若偏差超过 ±0.5%，应重新校准。
15.2 环境维护
恒温（20–25 ℃）与恒湿（45–60%）环境可显著提升稳定性。
避免外光照射与机械振动以防波长偏移。
十六、数据管理与应用拓展
测定范围的定义不仅限于物理边界，也包括数据处理能力。
Evolution 软件支持：
自动识别超出范围数据并提示校正；
动态切换光源与探测器以延伸波长范围；
数据平滑与信号平均提高低端灵敏度；
自动稀释计算实现浓度范围扩展。
这些功能使 Evolution 在科研分析中兼具高精度与宽适用性。
十七、典型实验应用示例
DNA 浓度测定
波长范围：230–320 nm；
测定区间：0.02–2.0 A；
检测限：约 1 μg/mL；
通过 A260/A280 比值判定纯度。
水样中 COD 测定
波长：600 nm；
吸光度范围：0–1.8 A；
浓度线性：5–250 mg/L。
材料反射光谱分析
波长范围：400–1100 nm；
透射率：10–100 %T；
适用于半导体和薄膜材料特性研究。
