農(nóng)達除草劑中的有效成分是一種叫做草甘膦的化學物質(zhì)，其中的草甘膦， N-（膦酰基甲基），是一種甘胺酸異丙胺鹽形態(tài)。這種形態(tài)的草甘膦易處理，效力強。一般的農(nóng)達除草劑中草甘膦含量約為2%，而在實際使用時，還要用水來稀釋。

在這個實驗中，我們分別使用光程長度為10mm和5mm的可變光程浸入式探頭來測試這些低濃度草甘膦的吸光度，并檢驗其檢測極限。在吸光度測量中，光程長度與檢測極限呈負相關，所以我們預測10mm的光程長度將給出更準確可靠的結(jié)果。我們使用5mm光程長度的探頭來驗證是否更短的光程長度也能檢測到草甘膦，以及它是否會得到與10mm光程長度探頭相似的結(jié)果。

實驗中，我們使用了Avantes公司的科研級紫外/可見光譜儀AvaSpec-HERO(圖1)。AvaSpec-HERO光譜儀基于高靈敏度緊湊型光學平臺（焦距=100mm，數(shù)值孔徑=0.13）以及一塊1024×58 像素的背照式CCD 探測器，它擁有很高靈敏度和分辨率。AvaSpec-HERO采用先進的AS7010電路板，它包括一個高性能AD轉(zhuǎn)換器，具有高信噪比和動態(tài)范圍，USB3.0和以太網(wǎng)接口可以實現(xiàn)高速通信。由于本實驗在紫外范圍內(nèi)需要較高的靈敏度，所以我們使用了這種光譜儀。

光源采用脈沖氙燈AvaLight-XE-HP，它在極紫外區(qū)域有非常好的表現(xiàn)，并通過一根Y型觸發(fā)線與光譜儀連接。它接收到光譜儀的TTL信號后開始工作，以確保僅在光源工作時測量光譜。每次測量的閃光次數(shù)可以在AvaSoft軟件中設置，以避免光譜飽和（當過量的光進入光譜儀時會產(chǎn)生飽和現(xiàn)象）。我們在10mm光程長度實驗中將閃光次數(shù)設置為3次，在5mm光程長度實驗中將閃光次數(shù)設置為2次。

實驗系統(tǒng)中的最后一個組件是Avantes公司的可變光程浸入式探頭。Avantes公司為科研及工業(yè)客戶提供了固定或可變光程長度的浸入式探頭 (圖2)，光程長度的改變可以通過銅管件的旋松并擰緊實現(xiàn)的。較長的光程長度適用于測量低濃度樣品，較短的光程長度適用于測量高濃度樣品。這是因為更長的距離允許更多的光進入樣品，光程長度為10mm的探頭比5mm長度更適用于較低濃度的樣品。

如圖3，農(nóng)達除草劑的稀釋推薦配比為：1.5盎司(3湯匙)農(nóng)達除草劑與1加侖水混合，此時農(nóng)達除草劑樣品的濃度約為1.2%。在溶質(zhì)重量保持不變的情況下，其他三種樣品分別比推薦濃度多稀釋了25%，50%和75%。（此濃度是根據(jù)其他三種濃度確定，這三種樣品的濃度分別比推薦濃度稀釋率高25%、50%和75%。）

溶劑是去離子水，用來稀釋草甘膦含量為2%的農(nóng)達溶液，稀釋后得到四種樣品濃度分別為1.2%、0.88%、0.59%和0.29%（圖3）。這四種樣品中草甘膦百分比分別為0.024%、0.018%、0.012%和0.0058%(圖3)。稀釋后的四種樣品如圖4所示。

測試樣品前，我們設置光譜儀的積分時間為30ms，AvaLight-XE-HP光源的閃光次數(shù)為3次。我們首先使用10mm光程長度測試了四個樣本，我們選擇吸光度模式，先存儲暗噪聲來消除儀器自帶的噪聲，以溶劑(去離子水)作參考。使用10mm光程長度探頭的吸光度測量結(jié)果如圖5所示。

純草甘膦的吸光度峰在265 nm左右，而稀釋后的草甘膦吸光度峰可位于200 ~ 300nm的任意波長處。我們在實驗中測得的峰在200nm左右，光譜形狀也與其他研究者的光譜數(shù)據(jù)一致。因此可以證明，使用10mm光程長度的探頭可以很好地測量四種農(nóng)達除草劑稀釋溶液中的草甘膦。

第二次實驗使用的是5mm光程長度探頭，我們設置光譜儀的積分時間為20ms，AvaLight-XE-HP光源的閃光次數(shù)為2次，這樣做是為了避免出現(xiàn)飽和情況，測量結(jié)果如圖6.

5mm光程探頭測量光譜的一致性不如10mm探頭的測量光譜。樣品2(紫色，稀釋程度增加25%)和樣品4(黑色，稀釋程度增加75%)的光譜形狀與其他兩個樣品不一樣。并且樣品2和樣品4的吸光度譜線達到峰值后并沒有迅速降低，而是并未真正下降。這些結(jié)果證明，5mm光程探頭的測量結(jié)果不如10mm光程探頭的測量結(jié)果可靠。這與我們最初的假設一致：因為四個樣品都被充分稀釋，所以10mm光程探頭可以得到更好的測量結(jié)果。

圖7、8、9和10對比了每個樣品的10mm光程探頭和5mm光程探頭的測試結(jié)果?？梢钥吹绞褂?0mm光程探頭的5mm光程探頭的測量結(jié)果更準確。圖11是本實驗的所有光譜結(jié)果匯總。

正如預測的那樣，10mm光程的可變光程浸入式探頭可以更好地識別草甘膦的吸光度峰。5mm光程探頭也可以探測到草甘膦的信號，但光譜形狀不像10mm光程探頭的那樣均勻。這四種高度稀釋的樣品都證明了在較長的光程長度下實驗效果更好。如果我們的猜想正確，那么如果在另一個實驗中大幅增加樣品濃度，那么5mm光程探頭就能提供更好的實驗效果。

這個實驗證明，可變光程浸入式探頭可以適用于低濃度樣品的吸光度測量，并且可以覆蓋大范圍的濃度范圍。這個實驗很好地證明了當被測樣品的濃度不同時，使用可變光程浸入式探頭所提供的不同光程都可以得到較好的測試結(jié)果。