光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片不確定度 2 (1)

1、作業(yè)指導(dǎo)書 ZY/QT/HX/153 共 3 頁第 22 頁光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片測量結(jié)果不確定度1 適用范圍適用于光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片的檢定/校準(zhǔn)測量結(jié)果不確定度評定與表示。2 引用文件JJG 10342008 光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片；JJF 1059.12012 測量不確定度評定與表示；3 檢定/校準(zhǔn)測量結(jié)果不確定度光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片檢定/校準(zhǔn)的主要參數(shù)是透射比和透射比(吸光度)峰值波長，由參數(shù)的測量方法和測量模型可知，在光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片檢定/校準(zhǔn)中，影響測量結(jié)果不確定度的主要因素有： 測量方法的不確定度； 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度； 環(huán)境條件的影響； 人員操作的影響； 被檢定濾光片的變動性

2、。由于采用直接測量法進(jìn)行檢定，測量方法本身的不確定度可以不予考慮。在規(guī)程規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行檢定，環(huán)境條件的影響、人員操作、讀數(shù)和被檢儀器的變動性影響體現(xiàn)在測量重復(fù)性中。因此，光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度主要來源是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器量值的不確定度，測量重復(fù)性和測量過程被檢樣品變動性引入的不確定度三項(xiàng)。測量過程被檢樣品變動性引入的不確定度，應(yīng)該通過實(shí)際檢定/校準(zhǔn)的結(jié)果進(jìn)行評定，本文以規(guī)程規(guī)定的技術(shù)要求值進(jìn)行評定，其方法也適用于實(shí)際檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的評定。3.1 透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片3.1.1 測量方法用透射比標(biāo)準(zhǔn)裝置在一定波長下測定透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比、正反面透射比差值、透射比均勻性、

3、透射比年變化量，從而確定標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比特性。主要檢測參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比。3.1.2 測量模式 用透射比標(biāo)準(zhǔn)裝置一定波長下測定透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比，測定結(jié)果即為透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比。n =3.1.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 由測量方法可知，影響透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射比測定值的因素有計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的準(zhǔn)確度(線性度)，透射比測量重復(fù)性，被測濾光片的透射比特性、變動性等。3.1.3.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器透射比的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(n)影響標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比不確定度的因素有：檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的線性、檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置基線平直度、檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性。3.1.3.1.1 檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的線性u1利用雙

4、孔法檢測標(biāo)準(zhǔn)裝置光電系統(tǒng)透射比準(zhǔn)確度。測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)分光光度計(jì)在200 nm850 nm范圍，透射比0%100%范圍的相對線性誤差小于0.15%，測量結(jié)果服從均勻分布，則由檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的線性引入透射比值檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u1=0.15%/=0.087%3.1.3.1.2 檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置基線平直度采用定波長方式檢定/校準(zhǔn)光譜濾光片透射比，每波長單獨(dú)校正0%和100%，標(biāo)準(zhǔn)裝置基線平直度的不確定度u2可以忽略。3.1.3.1.3 檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性通過常年的檢定/校準(zhǔn)和期間核查結(jié)果，可以評估得到檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性對標(biāo)準(zhǔn)濾片透射比的影響。檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比最大變動為0.04%，

5、對檢定/校準(zhǔn)結(jié)果影響服從均勻分布，則由檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置穩(wěn)定性帶來的透射比值的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.024%。 采用定波長測量透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比的值，標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(n)=0.038%3.1.3.2 檢定/校準(zhǔn)中樣品透射比變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u()影響檢定/校準(zhǔn)結(jié)果透射比不確定度的因素有：透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片的均勻性、透射比測量重復(fù)性、濾光片正反面的透射比差。由于透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光規(guī)定單方向工作，濾光片正反面的透射比差不考慮。3.1.3.2.1 透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片的均勻性u(1)規(guī)程規(guī)定(二級)透射比標(biāo)準(zhǔn)濾光片均勻性(最大允許偏差)可見光區(qū)為0.3%、紫外區(qū)和紅外區(qū)為

6、0.5%，其測量結(jié)果為3點(diǎn)測量的極差，則光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射比均勻性平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u(1可見) =0.3%/1.69/=0.103%u(1紫外、紅外) =0.5%/1.69/=0.171%3.1.3.2.2 透射比測量重復(fù)性u(2)規(guī)程規(guī)定透射比檢定/校準(zhǔn)測量6次，6次測量結(jié)果平均值的最大相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.03%，則透射比檢定/校準(zhǔn)結(jié)果平均值的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(2)= 0.03%×u(0.1) =10%×0.03% =0.03%u(0.3) =30%×0.03% =0.09%u(0.4) =40%×0.03% =0.12%u(0.7)

7、=70%×0.03% =0.21%3.1.3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透光特性u(3)由于標(biāo)準(zhǔn)濾光片透光特性的非線性，標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長的準(zhǔn)確度、重復(fù)性和光譜帶寬會影響透射比測量結(jié)果，通過大量標(biāo)準(zhǔn)濾光片實(shí)際測試及計(jì)算，由檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度、重復(fù)性和光譜帶寬誤差引入標(biāo)準(zhǔn)濾光透射比值測量結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u(3)=0.05%。則濾光片的透光特性引入檢定/校準(zhǔn)結(jié)果平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(3) =0.05%× =0.016%×則檢定/校準(zhǔn)測量透射比時(shí)，透射比變動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(可見)不同標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射比測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(紫外、紅外)=計(jì)算結(jié)果濾光片

8、不同透射比檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射比 /%1020304070可見區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 /%0.1830.1840.1840.1850.185紫外、紅外區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 /%0.3050.3060.3060.3060.3063.1.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算結(jié)果濾光片不同透射比檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：透射比 /%1020304070可見區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 /%0.1920.1930.1930.1930.194紫外、紅外區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 /%0.3110.3110.3110.3120.3123.1.5 相對擴(kuò)展不確定度光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射比檢測/校準(zhǔn)是等精度直接測量，其測量

9、結(jié)果接近正態(tài)分布，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度用 U 表示，不計(jì)算自由度而直接選擇包含因子 k = 2 ，它大體上對應(yīng)于95%的置信概率。U(可見)=×2U(紫外、紅外)=×23.1.6 測量不確定度的報(bào)告光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光透射比為XX.X %，相對擴(kuò)展不確定度：Urel可見=0.4%，k=2；Urel紫外、紅外=0.7%，k=2。3.1.7 透射比檢定/校準(zhǔn)測量能力校準(zhǔn)測量能力是指能夠提供的最高校準(zhǔn)測量水平，也就是實(shí)驗(yàn)室對穩(wěn)定性，重復(fù)性最好的現(xiàn)有最佳被校儀器設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)能獲得的最小擴(kuò)展不確定度，一般用包含因子k = 2的擴(kuò)展不確定度表示。由于采用直接測量法進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)，測量方

10、法的不確定度可以不予考慮，環(huán)境條件的影響、人員操作、讀數(shù)和被檢儀器的變動性影響體現(xiàn)在測量重復(fù)性中。根據(jù)多年檢定/校準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)可知，在光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片檢測/校準(zhǔn)中，設(shè)被檢/校光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片均勻性的隨機(jī)變量極小，變動可能為零，測量結(jié)果的重復(fù)性對測量結(jié)果分散性的貢獻(xiàn)基本上僅相當(dāng)于儀器示值分辨力的貢獻(xiàn)。因此，校準(zhǔn)測量能力評定可以只考慮標(biāo)準(zhǔn)器和被檢定/校準(zhǔn)儀器分辨力對不確定度的貢獻(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)儀器透射比分辨力0.001%，則分辨力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0003%，與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)透射比的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.059%取k=2時(shí)，光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射檢比檢定/校準(zhǔn)測量能力：Urel=2×u(n)

11、=0.059 %×2=0.12 %3.2 吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片檢定結(jié)果不確定度評定3.2.1 測量方法用波長標(biāo)準(zhǔn)裝置掃描測定吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比，通過不同波長透射比進(jìn)而確定吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片特征波長值。主要檢測參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射(吸收)峰波長。3.2.2 測量模型 = r +n式中： 標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射(吸收)峰波長；n 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)波長；r 波長測量誤差。3.2.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度3.2.3.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置波長的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(n)影響標(biāo)準(zhǔn)裝置波長不確定度的因素有：標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度、波長重復(fù)性、透射比噪聲、透射比基線平直度。3.2.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度

12、u1采用原子譜線法校準(zhǔn)波長，利用汞燈的多條發(fā)射譜線，檢測校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長準(zhǔn)確度，并對裝置波長進(jìn)行修正。標(biāo)準(zhǔn)裝置波長最大誤差為0.1 nm，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=0.06 nm。3.2.3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)裝置波長重復(fù)性u2采用原子譜線法，檢測標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長重復(fù)性。連續(xù)重復(fù)掃描標(biāo)準(zhǔn)裝置波長最大變化為0.1 nm，則標(biāo)準(zhǔn)裝置波長重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=0.1/2.83=0.04 nm。3.2.3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比噪聲u3當(dāng)采用0.05 nm步進(jìn)進(jìn)行波長掃描時(shí)，透射比噪聲可能引起吸收峰峰底波長0.05 nm的誤差，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比噪聲引入的

13、標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.03 nm。3.2.3.1.4 透射比基線平直度u4當(dāng)采用0.05 nm步進(jìn)進(jìn)行波長掃描時(shí)，基線平直度可能引起吸收峰峰底波長0.05 nm的誤差，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置基線平直度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4=0.03 nm。則采用掃描方法測量透射比時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(n)=0.084 nm3.2.3.2 檢定/校準(zhǔn)中樣品波長變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u()影響樣品波長變動的主要因素有：波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片吸收峰特性、波長測量重復(fù)性。3.2.3.2.1 吸收峰特性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(1)由于吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片吸收峰的不對稱性，當(dāng)檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置選用不同的光譜

14、帶寬時(shí)，得到的吸收峰的峰底波長位置不同。即使選用與被檢光度儀器時(shí)相同光譜帶寬檢定吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片，檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的光譜帶寬的偏差仍然會影響測量結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)測試及計(jì)算，由于濾光片吸收峰的不對稱性引入吸收峰波長的最大偏差0.05 nm，屬于均勻分布，則由檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置光譜帶寬準(zhǔn)確度引入波長值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(1) =0.029 nm。3.2.3.2.2 波長測量重復(fù)性u(2)由于濾光片材料中的氣泡條紋或由于加工造成的缺陷，會改變測量光線傳輸?shù)姆较?。因此在重?fù)測量中，其吸收峰峰頂位置的測量結(jié)果會有一定偏差。通過實(shí)驗(yàn)測試及計(jì)算，波長測量重復(fù)性為0.1 nm，規(guī)程規(guī)定波長檢定/校準(zhǔn)測量6次，6次測量平

15、均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(2)=0.1/=0.041 nm則檢定/校準(zhǔn)測量波長時(shí)，波長變動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u()=0.050 nm3.2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度用掃描波長測量光譜透射比以確定吸收特征波長的方法，檢定/校準(zhǔn)吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片，檢定/校準(zhǔn)波長的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.098 nm3.2.5 擴(kuò)展不確定度吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長檢定/校準(zhǔn)是等精度直接測量，其測量結(jié)果接近正態(tài)分布，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度用 U 表示，不計(jì)算自由度而直接選擇包含因子 k = 2，它大體上對應(yīng)于95 %的置信概率。U()= 0.098×2=0.196 nm0.2 nm3.2.6 測量不確定度的報(bào)

16、告光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光透射比為XXX.X nm，擴(kuò)展不確定度：U =0.2 nm，k = 2。3.2.7 波長檢定/校準(zhǔn)測量能力 吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長檢定/校準(zhǔn)中，設(shè)被檢定/校準(zhǔn)的吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長的隨機(jī)變量極小，其對測量結(jié)果的不確定度貢獻(xiàn)最小，則吸收型波長標(biāo)準(zhǔn)濾光片測量結(jié)果僅考慮計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度和儀器分辨力的貢獻(xiàn)。如儀器分辨力0.01 nm，按照均勻分布，分辨力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.003 nm，與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)波長的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.085 nm0.1 nmk=2時(shí)，光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長檢測/校準(zhǔn)測量(最佳測量)能力：U=2×u(Tn)=0.1×2=0.

17、2 nm3.3 干涉濾光片波長檢定結(jié)果不確定度評定3.3.1 測量方法用波長標(biāo)準(zhǔn)裝置掃描測定干涉濾光片的透射比，通過不同波長透射比、正反面波長差值、波長均勻性，進(jìn)而確定干涉濾光片峰值波長。3.3.2 測量模型 = r +n式中： 干涉峰值波長；n 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)波長；r 波長測量誤差。3.3.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度3.3.3.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置波長的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(n)影響標(biāo)準(zhǔn)裝置波長不確定度的因素有：標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度、波長重復(fù)性、透射比噪聲、透射比基線平直度。3.3.3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度u1 采用原子譜線法，利用汞燈的多條發(fā)射譜線，檢測校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長準(zhǔn)確度。標(biāo)準(zhǔn)裝置波長最大誤

18、差為0.1 nm，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=0.06 nm。3.3.3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)裝置波長重復(fù)性u2采用原子譜線法，檢測標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長重復(fù)性。連續(xù)重復(fù)掃描標(biāo)準(zhǔn)裝置波長最大變化為0.1 nm，則標(biāo)準(zhǔn)裝置波長重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=0.1/2.83=0.04 nm。3.3.3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比噪聲u3當(dāng)采用0.05 nm步進(jìn)進(jìn)行波長掃描時(shí)，透射比噪聲可能引起吸收峰峰底波長0.05 nm的誤差，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比噪聲引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.03 nm。3.3.3.1.4 透射比基線平直度u4當(dāng)采用0.05 nm步進(jìn)進(jìn)行波長掃描時(shí)，基線平直

19、度可能引起吸收峰波長0.05 nm的誤差，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置基線平直度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4=0.03 nm。則采用掃描方法測量透射比時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(n)=0.084 nm3.3.3.2 檢定/校準(zhǔn)中樣品波長變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u()影響樣品波長變動的主要因素有：干涉濾光片透射峰特性、正反面波長差值、波長均勻性。這些因素的具體影響量值，應(yīng)通過實(shí)際檢定/校準(zhǔn)的結(jié)果得到。本文以規(guī)程規(guī)定的技術(shù)要求值進(jìn)行評定。3.3.3.2.1 透射峰特性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(1)由于產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，干涉濾光片透射峰有不對稱性，當(dāng)檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置選用不同的光譜帶寬時(shí)，得到的峰值波

20、長位置不同。即使選用與被檢光度儀器時(shí)相同光譜帶寬檢定干涉濾光片，檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的光譜帶寬的偏差仍然會影響測量結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)測試及計(jì)算，由于濾光片透射峰的不對稱性，由檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置光譜帶寬準(zhǔn)確度帶來的波長值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u(1) =0.05 nm3.3.3.2.2 正反面波長差值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(2)由于干涉濾光片加工差異，可能引起干涉濾光片正反面峰值波長有一定差值，規(guī)程規(guī)定干涉濾光片正反面峰值波長差值最大0.3 nm。此為兩次測量的極差，則干涉濾光片正反面波長差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u(2)=0.3/1.13=0.266 nm3.3.3.2.3 波長均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(3)由于

21、干涉濾光片加工差異，干涉濾光片各點(diǎn)峰值波長有一定差值，規(guī)程規(guī)定干涉濾光片各點(diǎn)峰值波長差值最大0.3 nm。此為3點(diǎn)測量的極差，則干涉濾光片均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u(3)=0.3/1.64=0.183 nm檢定/校準(zhǔn)干涉濾光片峰值波長時(shí)，濾光片特性、峰值波長變動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u()=0.327 nm3.3.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度則用掃描波長測量光譜透射比以確定峰值波長的方法，檢定/校準(zhǔn)干涉濾光片，檢定/校準(zhǔn)波長的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.34 nm3.3.5 擴(kuò)展不確定度干涉濾光片峰值波長檢定/校準(zhǔn)是等精度直接測量，其測量結(jié)果接近正態(tài)分布，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度用 U 表示，不計(jì)算自由度

22、而直接選擇包含因子 k = 2 ，它大體上對應(yīng)于95 %的置信概率。U()= 0.34×2=0.68 nm0.7 nm3.3.6 測量不確定度的報(bào)告干涉濾光片峰值波長：XXX.X nm；擴(kuò)展不確定度：U =0.7 nm。5.7 波長檢定/校準(zhǔn)測量能力 干涉濾光片峰值波長檢定/校準(zhǔn)中，設(shè)被檢定/校準(zhǔn)的干涉濾光片波長的隨機(jī)變量極小，其對測量結(jié)果的不確定度貢獻(xiàn)最小，則干涉濾光片峰值波長測量結(jié)果僅考慮計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度和儀器分辨力的貢獻(xiàn)。如儀器分辨力0.01 nm，按照均勻分布，分辨力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.003 nm，與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)波長的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.096 nm0.1 nmk=2

23、時(shí)，光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長檢測/校準(zhǔn)測量(最佳測量)能力：U=2×u(Tn)=0.1×2=0.2 nm3.4 雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片檢定結(jié)果不確定度評定3.4.1 測量方法用標(biāo)準(zhǔn)裝置掃描測定雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片的透射比，通過不同波長透射比曲線及要求的截止區(qū)的透射比確定雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片的截止波長。3.4.2 截止波長測量測量模型 = r +n式中： 截止波長；n 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)波長；r 波長測量誤差。3.4.2.1 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度3.4.2.1.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置波長的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(n)影響標(biāo)準(zhǔn)裝置波長不確定度的因素有：標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度、波長重復(fù)性、透射比噪聲、透射比基

24、線平直度。3.4.2.1.1.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度u1 采用原子譜線法，利用汞燈的多條發(fā)射譜線，檢測校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長準(zhǔn)確度。標(biāo)準(zhǔn)裝置波長最大誤差為0.1 nm，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置波長準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=0.06 nm。3.4.2.1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)裝置波長重復(fù)性u2采用原子譜線法，檢測標(biāo)準(zhǔn)裝置的波長重復(fù)性。連續(xù)重復(fù)掃描標(biāo)準(zhǔn)裝置波長最大變化為0.1 nm，按照均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置波長重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=0.06 nm。3.4.2.1.1.3 標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比噪聲u3當(dāng)采用0.05 nm步進(jìn)進(jìn)行波長掃描時(shí)，透射比噪聲可能引起吸收峰峰底波長0.05 nm的誤差，屬于均勻分布

25、，則標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比噪聲引入波長的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.03 nm。3.4.2.1.1.4 透射比基線平直度u4當(dāng)采用0.05 nm步進(jìn)進(jìn)行波長掃描時(shí)，基線平直度可能引起吸收峰峰底波長0.05 nm的誤差，屬于均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)裝置基線平直度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4=0.03 nm。則采用掃描方法測量透射比時(shí)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置波長的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(n)=0.095 nm3.4.2.1.2 檢定/校準(zhǔn)中樣品截止波長變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u()截止波長是由雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片吸收曲線上3(4)A值的拐點(diǎn)確定的。吸收曲線上3(4)A值的拐點(diǎn)的判定，受濾光片吸收曲線特性、測量過程零點(diǎn)(線)的變動、標(biāo)準(zhǔn)裝

26、置透射比噪聲的影響。這些因素的具體影響量值，通過實(shí)際檢定/校準(zhǔn)的結(jié)果得到。本文以規(guī)程規(guī)定的技術(shù)要求值進(jìn)行評定。3.4.2.1.2.1 濾光片吸收曲線特性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(1)由于產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)濾光片吸收曲線的斜率不同，拐點(diǎn)的曲率不同，將影響曲線拐點(diǎn)的判定，通過實(shí)驗(yàn)測試及計(jì)算，由濾光片吸收曲線特性帶來的波長值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度最大為：u(1) =0.3 nm3.4.2.1.2.2 測量過程零點(diǎn)(線)的變動和透射比噪聲引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(2)零點(diǎn)(線)的變動和透射比噪聲影響曲線拐點(diǎn)的判定，通過實(shí)驗(yàn)測試及計(jì)算，由濾光片吸收曲線特性帶來的波長值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度最大為：u(2) =0.3

27、nm檢定/校準(zhǔn)雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止波長時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)濾光片吸收曲線引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u()=0.425 nm3.4.2.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度則用波長掃描測量檢定/校準(zhǔn)雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止波長時(shí)，截止波長檢定/校準(zhǔn)結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.44 nm3.4.2.3 擴(kuò)展不確定度雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止波長檢定/校準(zhǔn)是等精度直接測量，其測量結(jié)果接近正態(tài)分布，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度用 U 表示，不計(jì)算自由度而直接選擇包含因子 k = 2 ，它大體上對應(yīng)于95 %的置信概率。U()= 0.44×2=0.88 nm0.9 nm3.4.2.4 測量不確定度的報(bào)告雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止波長：X

28、XX.X nm；擴(kuò)展不確定度：U =0.9 nm。3.4.2.5 波長檢定/校準(zhǔn)測量能力 雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片峰值波長檢定/校準(zhǔn)中，設(shè)被檢定/校準(zhǔn)的雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長的隨機(jī)變量極小，其對測量結(jié)果的不確定度貢獻(xiàn)最小，則雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止波長測量結(jié)果僅考慮計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度和儀器分辨力的貢獻(xiàn)。如儀器分辨力0.01 nm，按照均勻分布，分辨力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.003 nm，與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)波長的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：=0.096 nm0.1 nmk=2時(shí)，光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片波長檢測/校準(zhǔn)測量(最佳測量)能力：U=2×u(Tn)=0.1×2=0.2 nm3.4.3 雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)

29、濾光片截止吸光度的不確定度3.4.3.1 測量方法用標(biāo)準(zhǔn)裝置掃描測定雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片的波長-透射比曲線，評定截止區(qū)透射比的不確定度。3.4.3.2 測量模型 = r +n式中： 光譜光度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)濾光片透射比，%；n 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)透射比，%；r 透射比測量誤差，%。3.4.3.3 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器透射比的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(n)由于雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片的波長-透射比曲線截止區(qū)(點(diǎn))的透射比為0.1%(3A)或0.01%(4A)，已接近透射比0%，影響標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比不確定度的主要因素是檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比誤差、0%的穩(wěn)定性和雜散輻射。3.4.3.3.1 透射比誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比最大相

30、對誤差0.5%，對0.1%(3A)或0.01%(4A)最大絕對誤差為，0.0005%或0.00005%，按照均勻分布，透射比誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=0.0003%(3A)或0.00003%(4A)3.4.3.3.2 檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比0%的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置透射比分辨力為0.001%，則由透射比分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=0.0003%2.4.3.3.3 檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置雜散輻射引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3根據(jù)檢定證書，檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置雜散輻射為0.0003%，此值直接引入透射比測量結(jié)果，檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置雜散輻射引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=0.0003%則計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器雜散輻射測量的標(biāo)準(zhǔn)不確

31、定度u(n)=0.0006%3.4.3.4 檢定/校準(zhǔn)中樣品透射比變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u()影響檢定/校準(zhǔn)結(jié)果雜散輻射測量不確定度的因素主要檢定中零點(diǎn)的變動性。重復(fù)測量11次，零點(diǎn)最大變動為0.004%，則零點(diǎn)的變動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(0)=0.004/2.83=0.0015%3.4.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度=0.0016 %對截止吸光度3A (0.1%)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0016/0.1=1.6%；對截止吸光度4A (0.001%)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.0016/0.01=16%；3.4.4.5 擴(kuò)展不確定度雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片吸光度檢定/校準(zhǔn)是等精度直接測量，其測量結(jié)果接近正

32、態(tài)分布，測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度用 U 表示，不計(jì)算自由度而直接選擇包含因子 k = 2 ，它大體上對應(yīng)于95 %的置信概率。對截止吸光度3A (0.1%)：= 1.6×2=3.24%對截止吸光度4A (0.01%)：= 16×2=32%3.4.4.6 測量不確定度的報(bào)告雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止區(qū)吸光度3A(0.1%)相對擴(kuò)展不確定度：U =4%，k = 2；雜散輻射標(biāo)準(zhǔn)濾光片截止區(qū)吸光度4A(0.01%)相對擴(kuò)展不確定度：U =32%，k = 2。附：檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置(Lambda 950)技術(shù)指標(biāo)：波長：范圍：175 nm 3300 nm分辨力：紫外、可見：0.01 nm (最

33、小掃描步進(jìn))，0.001 nm (靜態(tài)圖檢測)。紅外：0.2 nm。誤差：紫外、可見：±0.08 nm (656.1 nm)，紅外：±0.3 nm。(狹縫寬度0.1 nm，汞燈1312.2 nm)重復(fù)性：紫外、可見：0.02 nm (最大變動量)，0.005 nm (十次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差)紅外：0.08 nm (最大變動量)，0.02 nm (十次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差)。雜散輻射：紫外、可見：最大值0.00007%，典型值0.00003% (NaI：220 nm，NaNO2：340 nm、370 nm)。紅外：H2O：1420 nm 最大值0.0004%，典型值0.00032%。 CH

34、Cl3：1690 nm最大值0.0015%，典型值0.00065%，(光徑4 cm)CHCl3：2364 nm典型值0.0005%，(光徑1 cm)吸光度(透射比)：范圍：(08) Abs (100%0.000001%) 誤差：雙光柵法：1 Abs：±0.0006 Abs (10%±0.014%，相對0.14%)；0.5 Abs：±0.0003 Abs(31.623%±0.023%，相對0.08%) NIST 930濾光片：2 Abs：±0.003 Abs(±0.003%)；1 Abs：±0.003 Abs(±0.

35、07%)；0.5 Abs：±0.002 Abs(±0.15%)。K2Cr2O7溶液：±0.01 Abs。 重復(fù)性：(546.1 nm，十次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差)1 Abs：0.00016 Abs (10%，0.004%)0.5 Abs：0.00008 Abs (31.623%，0.006%) 0.3 Abs：0.00008 Abs (50.119%，0.01%)分辨力： 0.001% (00.5 Abs) (動態(tài))基線噪聲： 190 nm：RMC (十次測量標(biāo)準(zhǔn)偏差) 0.0001 Abs (0.024%) (預(yù)熱2 h，0 Abs) 500 nm：RMC (十次測量標(biāo)準(zhǔn)

36、偏差)0.00005 Abs (0 Abs，預(yù)熱2 h，保證值) (100%，0.0116%) 99.988%0.001 Abs (2 Abs，預(yù)熱2 h，保證值) (1%，0.0023%) 0.005 Abs (6 Abs，預(yù)熱2 h，保證值) (0.0001%，0.000002%) 1500 nm：RMC0.00004 Abs (0 Abs，預(yù)熱2 h，保證值) (100%，0.0093%) 0.001 Abs (2 Abs，預(yù)熱2 h，保證值) (1%，0.0023%)0.003 Abs (3 Abs，預(yù)熱2 h，保證值) (0.1%，0.0007%) 基線漂移：0.0002 Abs/h

37、 (500 nm，0 Abs，預(yù)熱2 h后，最大值) (100%，0.046%/h)基線平直度：最大值±0.0008 Abs(±0.184%)，典型值±0.0007 Abs (±0.161%) (190 nm3100 nm，預(yù)熱2 h后)CALIBRATION OF NEUTRAL DENSITY GLASS FILTERS TO PRODUCE TRANSMITTANCE STANDARDS 中性透射比玻璃濾光片校準(zhǔn)準(zhǔn)則Peter A. van NijnattenTNO Institute of Applied Physics, The Netherl

38、ands Abstract 應(yīng)用物理研究所，荷蘭 摘要Systematic errors in the ordinate scale of spectrophotometers are responsible for different results among different laboratories. Calibrated neutral density filters with different transmittance levels provide means for calibration to reduce the errors in the ordinate scale

39、. The problem lies in obtaining an absolute transmittance measurement which can be used to calibrate these filters. Metrology laboratories obtain an absolute scale by determining a correction for the systematic errors using a method known in literature as the Double Aperture Method. 分光光度計(jì)的透射比系統(tǒng)誤差，不同

40、實(shí)驗(yàn)室之間有不同的結(jié)果。提供的中性透射比過濾器具有不同的透射率水平，用于校準(zhǔn)，以減少縱軸刻度的誤差。關(guān)鍵問題在于，可用于校準(zhǔn)這些過濾器獲得絕對透射率的測量。計(jì)量實(shí)驗(yàn)室通過已知的雙光圈方法的系統(tǒng)誤差的校正方法取得透射比絕對值。The paper describes the use of the Double Aperture Method in combination with neutral density glass filters in order to provide a simultaneous calibration of both the instrument ordinate s

41、cale and the glass filters. Results are discussed for filters which have been calibrated using a Perkin Elmer Lambda 900 spectrophotometer.Using the procedure described in this paper, an accuracy in the transmittance has been obtained which is better than 0.0005 in the UV/VIS/NIR wavelength region 2

42、50 nm - 2500 nm.Key words: spectrophotometer, transmittance standard, gray filter該文獻(xiàn)描述了使用雙光圈方法與中性透射比玻璃過濾器的組合，以提供儀器的縱軸刻度和玻璃過濾器的同時(shí)校準(zhǔn)。用Perkin Elmer公司的Lambda900 spectrophotometer.Using本文中所描述的步驟已被校準(zhǔn)的過濾結(jié)果進(jìn)行了討論，透射率的準(zhǔn)確性在紫外/可見光/近紅外波長區(qū)域 250 nm2500 nm 優(yōu)于0.0005。關(guān)鍵詞：分光光度計(jì)，灰色的濾光，透光率標(biāo)準(zhǔn)I. INTRODUCTION引言The photomet

43、ric accuracy in the ordinate scale of a spectrophotometer is limited by nonlinearity errors which in the case of measuring a transmittance T result in a systematic error T = TTRUE - TMEASURED. This error is a function of T and can be determined using reference materials (for example neutral density

44、(ND) glass filters) with a known transmittance or using the Double Aperture (DA) method 1,2.在分光光度計(jì)縱軸刻度的測光精度有非線性誤差的情況下測定透射率T導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差T= Ttrue T測量。這個(gè)誤差是T的特性，可以使用參考材料（例如中性透射比（ND）玻璃過濾器），與已知的透光率或采用雙孔徑（DA）法1,2確定。An ideal optical detector with a perfect linear response, which gives readings MA and MB for res

45、pectively radiant fluxes A and B, will give a reading MAB = MA + MB when the two fluxes A and B are incoherently added 1. In the case MAB MA + MB the detector response is nonlinear and this inequality can be used to quantify the nonlinearity. The DA method (see Fig. 1) is based on this addition prin

46、ciple. 一個(gè)完美的線性響應(yīng)，這使讀數(shù)MA和MB分別輻射通量A和B，一個(gè)理想的光學(xué)探測器會給兩個(gè)通量時(shí)MAB = MA + MB，A和B都不連貫增加1的情況下MABMA + MB檢測器的響應(yīng)是非線性的，該不等式可用于非線性量化。基于這個(gè)加法原則的的DA方法（見圖1）Mab Ma MbFig. 1 Illustration of the Double Aperture method showing the three measurement modes with the cross-section of the instruments beam projected on the two ap

47、ertures. 圖1：雙光闌法與儀器的光束的橫截面插圖投影上的兩個(gè)孔中示出了三種測量模式。The shape of the nonlinearity correction function T(T) is usually derived from the equations describing the detector response in terms of detector gain, quantum efficiency and the parameters describing the behavior of the electronics 1,2. In industrial s

48、pectrophotometers such a nonlinearity correction is already implemented in the hard- and software of the instrument. Nevertheless, results obtained with these instruments show a residual nonlinearity error which is typically in the order of 0.002 - 0.004 depending of the wavelength. 非線性校正功能T（T）的形狀，通

49、常是來自于方程描述檢測器的響應(yīng)在檢測器的增益，量子效率和電器的性能的參數(shù)方程1,2。工業(yè)分光光度計(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了儀器的硬件和軟件這樣的非線性校正。然而，與這些儀器的所得結(jié)果表明殘余非線性誤差，根據(jù)波長而定通常是0.0020.004。For the work presented in this paper, it is assumed that the transmittance of a glass sample is determined according to 對于在本文中介紹的工作，這是假設(shè)的玻璃樣品的透射率是根據(jù)確定的T= (1)in which MT is the instrument

50、 reading on the sample with transmittance T. M0 and M100 are taken before and after the sample reading. _ M0 _ is the average of two 0% transmittance readings with the instrument beam blocked and _ M100 _ is the average of two 100% transmittance readings with the sample removed. A result of (1) is t

51、hat by definition the nonlinearity in the transmittance scale will be zero at T = 0 and T = and the resi dual nonlinearity in the detector response can be described by a series expansion of the formMT是在樣品在儀器的讀數(shù)透射率T。M0和M100之前和之后的樣本的數(shù)據(jù)。M0的是儀器的光束中斷平均透射率為0的讀數(shù)與 M100是兩個(gè)透射率為100除去樣品的讀數(shù)的平均值。按照(1)定義的一個(gè)結(jié)果，透射比非

52、線性的透射比值將是零，可以描述為一系列的擴(kuò)展形式，T =0和T =和檢測器響應(yīng)中的殘余非線性 (2)where N is the minimum number of terms necessary to determine (2) sufficiently accurate. The purpose of the DA method is to find the values of the constants Ci. 其中n是必要的次數(shù)，以確定(2)有足夠精確度的最小數(shù)目。 DA方法的目的是找到常數(shù)次Ci的值。A new procedure based on this method is pr

53、oposed in this paper. This procedure can be used with a modern instrument like the Perkin Elmer Lambda 900 UV/VIS/NIR spectrophotometer, to calibrate simultaneously the ordinate scale of the instrument (in combination with a particular detector unit) and a set of ND filters which serve as transfer s

54、tandards for the calibration of other detector units. 在此方法的基礎(chǔ)上，本文提出一種新的程序。此程序可用于類似的Perkin Elmer公司的Lambda900 UV/ VIS / NIR等現(xiàn)代分光光度計(jì)，同時(shí)校準(zhǔn)儀器的縱軸刻度（與一個(gè)特定的檢測器單元的組合）和一組作為其他檢測單位傳遞標(biāo)準(zhǔn)的ND濾鏡。II. EXPERIMENTAL PROCEDURE 實(shí)驗(yàn)過程The DA accessory that was built at TNO consists of two square apertures separated by a 1 mm

55、 high septum (see Fig. 1) which is placed approximately at the height of the optical axis so that MA MB. This septum is responsible for a transmittance loss of approximately 10% which is largely compensated by the removal of the fused silica entrance window of the sample chamber. This results in app

56、roximately the same maximum energy (M100) with or without DA accessory. Each aperture can be opened or closed manually by a sliding shutter which is coated black to reduce the effect of stray radiation. The shutters are placed under an 80° angle (instead of 90°) with respect to the optical axis in order to prevent the occurrence of interreflections with the instruments optics and with the filter. 建在TNO的的DA配件，由1毫米高的隔墊相隔的兩個(gè)方孔（參照圖1）被放置大約在光軸的高度，使MAMB。此隔墊負(fù)責(zé)約10，這在很大程度上補(bǔ)償了熔凝硅石樣品室的入射窗的透射率損失。這