一、什么是杂散光？

1. 定义

杂散光是指在光学系统中，除了主检测光束（即单一、预设波长的入射光）之外，未被控制或非预期路径传播的光线。它可能源于多个波长的混合光、来自不规则反射的光、光学器件缺陷导致的散射光等。

2. 特征

• 非目标波长：与设定波长不同，可能来自光源的宽谱发射；

• 非理想路径：偏离理想直线光路，通过反射、散射等路径进入探测器；

• 光强微弱却可测：即便光强较弱，但在灵敏检测中足以干扰读数。

二、酶标仪中杂散光的主要来源

酶标仪的杂散光可从结构、材料、光源、运行环境等多个方面产生，具体归纳如下：

1. 光源本身的谱宽发射

常见的酶标仪使用卤素灯、氙灯或LED光源：

• 卤素灯与氙灯：发出宽光谱（紫外到红外），需要滤光片精准过滤。若滤光片质量差或老化，无法完全阻挡非目标波段的光。

• LED光源：虽然发射谱相对集中，但也存在“侧翼波长”分布，易形成非主峰波长杂光。

2. 滤光片与单色器缺陷

酶标仪通常通过光学滤光片（band-pass filters）选择特定波长。若滤光片存在以下问题，将直接引入杂散光：

• 波段带宽过宽：中心波长±范围大，会透过部分非目标光；

• 滤光片老化或污染：透光性能下降，导致透射率不均；

• 角度入射偏差：入射角大于设计值时，可能改变滤波中心波长；

• 滤片边缘反射：部分入射光发生侧向反射，进入检测路径。

3. 光学器件表面反射与散射

酶标仪内部由多个光学部件组成，如透镜、反射镜、准直器等，这些元件的表面状态对光传输质量有显著影响：

• 镜面反射不理想：光线在反射镜或其他组件上产生多次反射，造成非线性传播；

• 透镜污染或划痕：微小划痕会导致光线散射，形成随机杂光；

• 内部腔体未消光：如果内部结构表面未涂消光材料（如黑漆），则可能反射光束进入探测器。

4. 孔板本身的干扰

微孔板的物理特性也会影响杂散光量：

• 孔边不规则：注塑不均、边缘毛刺会折射或反射光线；

• 孔底反射：透明塑料在反射角处会反射部分光线；

• 液面曲率变化：液体未对准、体积不一致时会形成“镜面效应”，干扰光路。

5. 光路密封性不足

酶标仪的检测光路应封闭严密以防外光进入。但以下结构性缺陷可能造成外部杂光干扰：

• 光源舱未完全封闭；

• 检测器部分未使用光阑；

• 仪器缝隙进光，尤其在背光较强的实验环境中；

6. 多波长系统滤片切换误差

部分高端酶标仪支持自动波长切换。如果滤光片组件安装不严、切换过程中角度偏差，将导致多波长重叠区域混入光路。

7. 热辐射与红外干扰

某些波段特别敏感，如近红外检测（>700 nm）。若设备内部无适当热隔离设计，热辐射也会形成杂光背景。

三、杂散光对酶标仪读数精度的影响

1. 偏低吸光度（OD）读数

杂散光进入检测器，相当于增加了背景光照强度，会被系统误判为样品透光，从而导致实际吸光度偏低。这种情况在高吸光度样品中尤为明显。

2. 动态范围受限

仪器应能精准测量从低OD（如0.05）到高OD（如3.0）的广泛区间。杂散光提高了最低检测下限，使得在高OD时数据趋于饱和或失真。

3. 曲线拟合偏离

ELISA实验中需根据标准品拟合浓度-吸光度曲线。若背景干扰大，会导致曲线非线性上升，影响定量分析准确性。

4. 重复性下降

若杂散光来源不稳定（如光源不稳、滤光片松动），会导致不同批次、同一孔的测量值浮动大，影响数据一致性。

四、杂散光的检测与评估方法

1. 使用标准吸光度滤片

国际标准（如NIST）提供具备高OD特性的测试滤片（如OD2.0或OD3.0），可用于检测仪器在高吸光度下的读数误差，间接评估杂散光比例。

2. 空白孔对比法

检测完全不含染料的空孔与预期应无信号的高吸收孔之间的信号差异，若差距不明显说明存在较强背景干扰。

3. 杂散光比率（stray light ratio）

该值表示杂散光强度与主光束强度的比值，一般要求小于0.05%。部分高端设备说明书会标注该值，作为仪器光学质量指标。

4. 光谱扫描与背景检测

通过变波长扫描空孔板，观察是否在非目标波段存在非零读数，可判断光路清洁度与滤光片选择性。

五、如何降低酶标仪中的杂散光影响？

1. 选用高质量滤光片

• 确保滤光片的带宽窄（10 nm以内）；

• 选择多层镀膜、高透过率、抗杂波性能好的光学元件；

• 定期更换或清洗滤光片，避免老化或污染影响性能。

2. 加强仪器内部消光处理

• 所有光路通道应涂黑、避免反光；

• 使用消光遮板（光阑）控制检测角度与区域；

• 关键部位使用吸光材料衬垫，抑制杂反射。

3. 光源选择与驱动优化

• 使用稳定性更高的LED光源替代传统灯泡；

• 采用恒流驱动避免光源波动引起发光强度不均；

• 在待机状态关闭光源，延长寿命并防止光泄露。

4. 检测器防护优化

• 检测器外部加装限光套筒；

• 使用带遮光功能的光纤或光路管道连接；

• 加强探测器背景电流抑制与信号滤波；

5. 使用暗背景校正算法

部分智能酶标仪内置背景校正程序，通过空白孔数据实时扣除背景光信号，减轻杂光干扰。

六、制造商的抗杂散光设计趋势

现代酶标仪设计中，抗杂散光能力成为衡量其光学品质的重要指标。主要发展方向包括：

• 自动波长定位系统：通过伺服控制的滤片位置校准，提高滤波精度；

• 单色器集成设计：如使用光栅单色仪替代固定滤光片，实现更窄带宽输出；

• 全封闭光路模块：密封防光干扰结构，增强抗环境光能力；

• 自诊断光谱反馈机制：监控光源输出和杂光比例，自动修正偏差。

七、结语

酶标仪作为基于光吸收定量分析的高精度设备，其光学系统质量直接决定检测结果的准确性与可靠性。杂散光作为影响光路纯度的重要干扰因素，来源复杂，覆盖设备结构设计、材料选择、操作维护等多个环节。其存在不仅会导致吸光度偏差、动态范围缩小，更会在定量检测中掩盖真实信号，引发实验误判。因此，正确识别杂散光来源、采取有效防控措施，并通过标准化检测手段持续评估仪器性能，是保证高质量生物检测的基础。未来，随着光学技术的不断发展与智能算法的引入，杂散光干扰问题将在更高层次上得到精准抑制，为科学研究与临床诊断提供更强的数据保障。