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紫外可见分光光度计的设计灵感

发布时间:2016-08-17 来源:http://www.aoesh.com/news/25.html

紫外可见分光光度计设计的灵感一般来自三个方面。

第一,使用者的需求是根本。使用者需要使用什么样的仪器?什么样的仪器好用?什么样的仪器不好用?使用者最清楚。例如,曾发明了一种紫外/荧光一机多用的仪器(主要用于高压液相色谱仪),其灵感就来自中国科学院上海有机化学所汪猷教授当时正在研究的核酸课题。他发现国外的科学;家在研究核酸课题时,使用高压液相色谱仪器(HPLC)做分析检测手段;因为五种核苷中,有的核苷有紫外吸收而没有天然荧光,有的核苷有天然荧光而没有紫外吸收,而有的核苷既有外吸收,  又有天然荧光。所以常用一只紫外检测器和一只荧光检测器串联来检测。但是,这两种检测器串联后,容易产生峰扩散,降低灵敏度。。所以,当时汪猷教授提出希望笔者研制一种既能检测紫外吸收,又能同时检测荧光发射的仪器,但是峰形不要因为两种检测器串联而扩散。


第二,维修仪器的科技工作者的经验是关键;维修仪器的科技工作者,最能发现仪器的问题,特别是工艺设计方面的问题。如安装工艺、使用工艺、维修工艺方面的问题,维修人员应该是最清楚的。因为,他们在第一线,.直接接触仪器,什么样的仪器好用,他们可以直接听到使用者的声音;什么样的仪器安装、维修最方便,他们最了解。所以,设计人员要多听维修者的意见,要多调查维修者。笔者曾经做过十多年的进口光谱仪器(紫外可见分光光度计、红外分光光度计、原子吸收分光光度计)、进口高压液相色谱仪器、气相色谱—微波等离子体—多通道直读光谱仪、进口薄层色谱扫描仪等多种光学类分析仪器的维修工作,后三又长期使用、研发各类光谱、色谱仪器。这些实践,使笔者积累了维修工作经验、了解了使用者的要求,看到了很多仪器设计不合理的地方。所以笔者认为:如果有条件,设计人员最好适当参加一些有关仪器的维修工作,这对设计工作将大大有益。



第三,必须要掌握仪器学的基本理论;用仪器学理论指导研发仪器的实践,把仪器学理论与研发仪器的实践紧密结合;同时,应尊重懂仪器学的专家;许多科技工作者设计仪器时,并没有把仪器学放在首位考虑,所以他们设计出的仪器,往往误差很大,不能满足使用要求。如,往往不注重影响仪器分析误差的最主要的性能技术指标,特别是对杂散光、噪声、基线平直度、光谱带宽等最重要的性能技术指标的设计,不能从仪器学的理论上去计算、分析,而是盲目地规定一个性能技术指标。结果仪器使用时分析误差很大,不能满足使用要求。

许多紫外可见近红外分光光度计的设计者,对五大通用核心部件不能根据仪器学理论认真地进行分析,不能科学地分配误差。如,有些设计者忽视对紫外可见近红外分光光度计电源的主要技术指标的设计、测试;他们不知道氘灯的恒流电源的不稳定,对分析结果会产生多大的影响,不知道钨灯的恒压电源的不稳定,对分析结果会产生多大的影响。所以,他们不注重对氘灯恒流电源的电流调整率Sl和纹波系数SR认真测试,也不注重对钨灯恒压电源的电压调整率SV和纹波系数SR认真测试,结果设计、制造出的仪器分析误差很大,而且不稳定。同样,对光电系统(如光电倍增管及其电源)设计时,也往往对性能技术指标的分析、测试不够重视。仪器学的角度考虑,在紫外可见近红外分光光度计的设计中,一般把仪器的各个部件既看成一个单独的部分,又把仪器的各个部件看成相关的部分,并对其各项性能技术指标提出明确的要求。例如,对电光系统的设计时,应从整机对电光系统发出的能量的总要求出发,同时考虑电光系统对后面部件的影响(又可说后面部件对电光系统的要求)。首先应搞清楚对电光系统的光通量(灯泡的功率)应该有多大、电源的漂移、纹波系数SR、电流调整率Sl或电压调整率SV应该为多少等。然后在此基础上进行灯泡选型、变压器设计(变压器设计很重要,否则仪器的电子学部分将吃不起负载)、电路设计。对光学系统的设计,首先要考虑仪器整概要求它的输出能量(信号)大小(它要求电光系统输出的能量或信号也必须认真考虑),如何保证它传递的能量最大(损失的光能量最小)。因为光学元件有各种类型(透镜、反射镜、棱镜等),它们都有能量损失问题;例如,:光栅有类型问题、衍射效率问题、闪耀波长位置问题、波长响应范围问题、杂散光问题、几何尺寸问题等;单色器有狭缝的几何宽度,几何高度,光学系统有像散、像弯曲、球差、慧差、色差问题等。这些参数或技术指标都要经过仔细、严密的分析或计算。

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