專利名稱：單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計量裝置和使用方法，特別是涉及一種用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量裝置和使用方法。
背景技術(shù)：
化學發(fā)光是物質(zhì)在進行化學反應(yīng)過程中伴隨的一種光輻射現(xiàn)象，可以分為直接發(fā)光和間接發(fā)光。直接化學發(fā)光是A、B兩種物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)生成C物質(zhì)的過程中，反應(yīng)釋放的能量被C物質(zhì)的分子吸收并使得C分子躍遷至激發(fā)態(tài)C*，處于激發(fā)的C*分子在回到基態(tài)的過程中產(chǎn)生光輻射。間接化學發(fā)光又稱能量轉(zhuǎn)移化學發(fā)光，反應(yīng)物A和B首先反應(yīng)生成產(chǎn)物C，反應(yīng)過程中釋放的能量被C物質(zhì)的分子吸收并使得C分子躍遷至激發(fā)態(tài)C*，當C*分子返回基態(tài)過程中釋放出能量轉(zhuǎn)移給能量受體F，并使F被激發(fā)而躍遷至激發(fā)態(tài)F*，當F*躍遷回基態(tài)時，產(chǎn)生光輻射形成間接化學發(fā)光?；瘜W發(fā)光分析儀是利用化學發(fā)光現(xiàn)象進行物質(zhì)定性和定量分析的儀器，它具有背景干擾小、靈敏度高的特點。根據(jù)儀器設(shè)計的不同，化學發(fā)光分析儀可以分為封閉式儀器和開放式儀器兩種。開放式的儀器可分為單管式化學發(fā)光分析儀和微孔板式化學發(fā)光分析儀，都可以使用第三方提供的化學發(fā)光檢測試劑盒或自行設(shè)計化學發(fā)光分析方法實現(xiàn)對特定物質(zhì)的分析。分析成本低廉，因此在國內(nèi)市場具有一定的占有率。其中單管式化學發(fā)光分析儀檢測結(jié)果的準確與否與儀器的計量性能密切相關(guān)，這些計量性能包括準確度、靈敏度、重復性等指標，這些計量性能指標的確認和校準必須通過計量標準來實現(xiàn)。由于單管式發(fā)光分析儀近年來剛剛在檢測市場上普及，計量標準研制相對滯后，也沒有制定相應(yīng)的儀器檢定規(guī)程或校準規(guī)范，無法進行儀器的檢定或校準，儀器分析測量結(jié)果的質(zhì)量難以保證，研制單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器成為當務(wù)之急。目前一些單位研制過微孔板式化學發(fā)光分析儀的計量標準板或標準器，這些標準板或者標準器無法用于單管式化學發(fā)光分析儀的檢定校準；同時這些計量標準板通常采用LED作為光源，然而LED的發(fā)光強度隨著使用時間增加會發(fā)生“光衰”現(xiàn)象，同時其發(fā)光強度會受到供電電壓波動的影響，穩(wěn)定性不高；供電單元的存在，也增加了系統(tǒng)的復雜性并且需要定期維護，給使用者帶來不便。因此，急需一種高穩(wěn)定性、免維護、易操作的單管式化學發(fā)光分析儀計量標準器填補單管式化學發(fā)光分析儀計量標準器的空白。利用放射性材料的穩(wěn)定半衰期，激發(fā)熒光材料發(fā)光獲取光源，是獲得穩(wěn)定光源的可能途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，解決單管式化學發(fā)光分析儀檢測結(jié)果的準確度低，不同檢測過程中數(shù)據(jù)誤差較大，設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)不易校準的技術(shù)問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用上述計量標準器的儀器測定方法，提高測定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)的準確度和減小誤差。本發(fā)明的用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其中:包括干涉濾光片、光譜中性濾光片和由光具支架、氚光源、光衰減片、固定卡環(huán)組成的光具座，氚光源和光衰減片自下而上順序安裝在光具支架的腔體內(nèi)，并通過固定卡環(huán)固定在腔體底部，干涉濾光片與光衰減片同軸向安裝在固定卡環(huán)上方，光譜中性濾光片與光衰減片同軸向安裝在干涉濾光片上方。·還包括固定環(huán)，所述干涉濾光片或光譜中性濾光片固定在固定環(huán)的內(nèi)側(cè)壁上，固定環(huán)的側(cè)壁外徑與光具支架的腔體的側(cè)壁內(nèi)徑相同。所述干涉濾光片的干涉波長為405nm,或425nm,或620nm。所述光譜中性濾光片的透射比為100%，或70%，或50%，或30%。所述氣光源中使用固體氣鹽或氣氣。利用所述的計量標準器對單管式化學發(fā)光分析儀進行計量性能指標測定的方法，包括以下步驟:步驟一，選擇與待測儀器敏感波長相應(yīng)的干涉濾光片和100%透射比濾光片，裝入光具座；步驟二，使用待測儀器測定此時的完全發(fā)光強度Itl ；步驟三，選擇一個透射比的光譜中性濾光片，裝入光具座；步驟四，使用待測儀器測定此時的透射發(fā)光強度I，比較完全發(fā)光強度Ic^P透射發(fā)光強度I，求得實際透射比T，步驟五，更換不同透射比的光譜中性濾光片，重復步驟四；步驟六，通過各光譜中性濾光片的實際透射比T和相應(yīng)光譜中性濾光片的透射比標準值Ts比較，求得待測儀器的準確度。利用所述的計量標準器對單管式化學發(fā)光分析儀進行計量性能指標測定的方法，包括以下步驟:步驟一，選擇與待測儀器敏感波長相應(yīng)的干涉濾光片和100%透射比濾光片，裝入光具座；步驟二，使用待測儀器測定此時的完全發(fā)光強度Itl ；步驟三，重復五次步驟二，求得完全發(fā)光強度Itl的平均值，計算平均值的相對標準偏差作為待測儀器重復性表征參數(shù)。利用所述的計量標準器對單管式化學發(fā)光分析儀進行計量性能指標測定的方法，包括以下步驟:步驟一，選擇與待測儀器敏感波長相應(yīng)的干涉濾光片和100%透射比濾光片，裝入光具座；步驟二，使用待測儀器測定此時的完全發(fā)光強度Itl ；步驟三，移除計量標準器，使用單管式化學發(fā)光分析儀測定背景信號IN，與完全發(fā)光強度Itl比較，求得儀器靈敏度的信噪比。本發(fā)明的計量標準器采用模塊化結(jié)構(gòu)，其中光源穩(wěn)定，不易受到電路布線、電源質(zhì)量和電磁兼容等因素的影響，光源強度在較長的使用周期內(nèi)都可以保持線性穩(wěn)定，作為基準光源可靠；根據(jù)不同參數(shù)的采集過程，可以靈活地為計量標準器更換各種類型的濾光片，實現(xiàn)各種待測儀器參數(shù)的準確采集。使得檢定校準的參數(shù)準確，標準，使得儀器的檢測數(shù)據(jù)可靠，數(shù)據(jù)之間具有高度的可比性。利用本發(fā)明的計量標準器實現(xiàn)的測定方法，可以大幅提高單管式化學發(fā)光分析儀的分析準確度，減小測定誤差。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步說明。
圖1為本發(fā)明用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器的濾光片的主視剖視圖3為本發(fā)明用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器的濾光片的俯視圖4為本發(fā)明用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器的使用狀態(tài)圖。
具體實施方式
如圖1和圖4所示，本發(fā)明的計量標準器包括由光具支架1、氚光源2、光衰減片3、固定卡環(huán)4組成的光具座，以及干涉濾光片5和光譜中性濾光片6,光具支架I為一端封閉的圓管，圓管的內(nèi)腔底部放置有氚光源2，緊貼氚光源2的上端面設(shè)置有直徑與光具支架I側(cè)壁內(nèi)徑相同，且與光具支架I同軸向的光衰減片3，在光衰減片3的上端面沿光具支架I內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有固定卡環(huán)4，固定卡環(huán)4將光衰減片3和氚光源2固定在光具支架I內(nèi)腔底部。
如圖2和圖3所示，干涉濾光片5與固定環(huán)51同軸向，固定在固定環(huán)51的內(nèi)側(cè)壁上，固定環(huán)51的側(cè)壁外徑與光具支架I的腔體的側(cè)壁內(nèi)徑相同。
光譜中性濾光片6與干涉濾片5的固定結(jié)構(gòu)相同。
光譜中性濾光片6可以選用透射比為100%、70%、50%、30%或其他透射比的濾光片?？梢圆捎貌皇褂脼V光片的方式代替100%透射比的濾光片以降低成本。
氚光源2中使用固體氚鹽或氚氣，氚是一種放射性元素，半衰期約為12年。在衰變過程中，釋放出β射線，激發(fā)熒光物質(zhì)或含磷物質(zhì)，發(fā)出熒光或磷光。氚光源無需電源供電，發(fā)光強度不受供電狀態(tài)的干擾；氚的半衰期長，在進行計量性能指標測試的幾個小時過程中，發(fā)光強度基本保持不變，穩(wěn)定性很高。同時，由于不使用電源供電，簡化了裝置設(shè)計，降低了維護和使用成本。
雖然氚光源的亮度只有零點幾個尼特，但是由于單管式化學發(fā)光分析儀往往采用單光子光電倍增管，靈敏度很高，因此通過光衰減片3衰減氚光源發(fā)出的光，避免直接導致單光子光電倍增管過載。利用干涉原理，利用干涉濾光片5只使特定光譜范圍的光通過，通過干涉濾光片5的波長與氚光源的主要發(fā)射波長及檢測器的敏感波長一致。氚光源發(fā)出的光的亮度經(jīng)光衰減片3和干涉濾光片5后衰減至單光子光電倍增管的最佳檢測范圍。
如圖4所示，通過將不同波長的干涉濾光片5和不同透射比的光譜中性濾光片6，置入光具支架1，可以形成特定參考指標的計量標準器。
利用本發(fā)明的計量標準器可以形成不同的計量性能指標測定方法。
第一種，進行儀器準確度評價時，首先根據(jù)待檢儀器的敏感波長選擇合適的干涉濾光片5 (如405nm、425nm、620nm等)和100%透射比濾光片，置入光具支架I，然后使用單管式化學發(fā)光分析儀測定此時的完全發(fā)光強度し；然后在干渉濾光片5上面分別放置不同 透射比的光譜中性濾光片6 (如透射比為70%、50%、30%等)，使用單管式化學發(fā)光分析儀測 定相應(yīng)的透射發(fā)光強度I，根據(jù)下面的公式計算實際透射比T，并且與各光譜中性濾光片的 透射比標準值Ts進行比較，比較差值A(chǔ) T作為儀器準確度的表征。T ニ 丁(1)AT=T-TS(2)第二種，進行儀器重復性評價時，首先根據(jù)待檢儀器的敏感波長選擇合適的干渉 濾光片5 (如405nm、425nm、620nm等)和100%透射比濾光片，置入光具支架1，然后使用單 管式化學發(fā)光分析儀測定此時的完全發(fā)光強度I。，重復測定6次，計算測定結(jié)果的平均值， 計算平均值的相對標準偏差，作為儀器重復性的表征參數(shù)。第三種，進行儀器靈敏度評價時，首先根據(jù)待檢儀器的敏感波長選擇合適的干渉 濾光片5 (如405nm、425nm、620nm等)和100%透射比濾光片，置入光具支架1，然后使用單 管式化學發(fā)光分析儀測定此時的完全發(fā)光強度I。，然后移除計量標準器，使用單管式化學 發(fā)光分析儀測定背景信號IN，根據(jù)下面的公式計算信噪比R，作為儀器靈敏度的表征。R^O/I,, (3)以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范 圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其特征在于:包括干涉濾光片(5)、光譜中性濾光片(6)和由光具支架(I)、氚光源(2)、光衰減片(3)、固定卡環(huán)(4)組成的光具座，氚光源(2)和光衰減片(3)自下而上順序安裝在光具支架(I)的腔體內(nèi)，并通過固定卡環(huán)(4)固定在腔體底部，干涉濾光片(5)與光衰減片(3)同軸向安裝在固定卡環(huán)(4)上方，光譜中性濾光片(6)與光衰減片(3)同軸向安裝在干涉濾光片(5)上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其特征在于:還包括固定環(huán)(51)，所述干涉濾光片(5)或光譜中性濾光片(6)固定在固定環(huán)(51)的內(nèi)側(cè)壁上，固定環(huán)(51)的側(cè)壁外徑與光具支架(I)的腔體的側(cè)壁內(nèi)徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其特征在于:所述干涉濾光片(5)的干涉波長為405nm,或425nm,或620nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其特征在于:所述光譜中性濾光片(6)的透射比為100%，或70%，或50%，或30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其特征在于:所述氚光源(2)中使用固體氚鹽或氚氣。
6.利用權(quán)利要求1至5任一所述的計量標準器對單管式化學發(fā)光分析儀進行計量性能指標測定的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，選擇與待測儀器敏感波長相應(yīng)的干涉濾光片(5)和100%透射比濾光片，裝入光具座； 步驟二，使用待測儀器測定此時的完全發(fā)光強度Itl ; 步驟三，選擇一個透射比的光譜中性濾光片(6 )，裝入光具座； 步驟四，使用待測儀器測定此時的透射發(fā)光強度I，比較完全發(fā)光強度Itl和透射發(fā)光強度I，求得實際透射比T， 步驟五，更換不同透射比的光譜中性濾光片(6)，重復步驟四； 步驟六，通過各光譜中性濾光片(6)的實際透射比T和相應(yīng)光譜中性濾光片(6)的透射比標準值Ts比較，求得待測儀器的準確度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的計量標準器對單管式化學發(fā)光分析儀進行計量性能指標測定的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，選擇與待測儀器敏感波長相應(yīng)的干涉濾光片(5)和100%透射比濾光片，裝入光具座； 步驟二，使用待測儀器測定此時的完全發(fā)光強度Itl ; 步驟三，重復五次步驟二，求得完全發(fā)光強度Itl的平均值，計算平均值的相對標準偏差作為待測儀器重復性表征參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的計量標準器對單管式化學發(fā)光分析儀進行計量性能指標測定的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，選擇與待測儀器敏感波長相應(yīng)的干涉濾光片(5)和100%透射比濾光片，裝入光具座； 步驟二，使用待測儀器測定此時的完全發(fā)光強度Itl ; 步驟三，移除計量標準器，使用單管式化學發(fā)光分析儀測定背景信號In，與完全發(fā)光強度Itl比較，求得儀器靈敏度的信噪比。
全文摘要
一種用于單管式化學發(fā)光分析儀的計量標準器，其中包括由光具支架、氚光源、光衰減片、固定卡環(huán)組成的光具座、干涉濾光片和光譜中性濾光片，氚光源和光衰減片自下而上順序安裝在光具支架的腔體內(nèi)，并通過固定卡環(huán)固定在腔體底部，干涉濾光片與光衰減片同軸向安裝在固定卡環(huán)上方，光譜中性濾光片與光衰減片同軸向安裝在干涉濾光片上方。根據(jù)待測參數(shù)的不同，可以靈活地為計量標準器更換各種類型的濾光片，實現(xiàn)各種待測儀器多種參數(shù)的準確采集。還包括利用計量標準器的方法。
文檔編號G01N21/76GK103196900SQ201310097288
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者武利慶, 高運華, 米薇, 盛靈慧, 李飛, 王洋, 楊彬, 黃崢 申請人:中國計量科學研究院, 上海市計量測試技術(shù)研究院