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紫外可見分光光度計的設計靈感
來源:http://www.rolypigusa.com/   作者:紫外可見分光光度計    更新日期:2015-03-15 12:36:12   
摘要:紫外可見分光光度計設計的靈感一般來自三個方麵。

紫外可見分光光度計設計的靈感一般來自三個方麵。
第一,使用者的需求是根本。使用者需要使用什麽樣的儀器?什麽樣的儀器好用?什麽樣的儀器不好用?使用者最清楚。例如,曾發明了一種紫外/熒光一機多用的儀器(主要用於高壓液相色譜儀),其靈感就來自中國科學院上海有機化學所汪猷教授當時正在研究的核酸課題。他發現國外的科學;家在研究核酸課題時,使用高壓液相色譜儀器(HPLC)做分析檢測手段;因為五種核苷中,有的核苷有紫外吸收而沒有天然熒光,有的核苷有天然熒光而沒有紫外吸收,而有的核苷既有外吸收,  又有天然熒光。所以常用一隻紫外檢測器和一隻熒光檢測器串聯來檢測。但是,這兩種檢測器串聯後,容易產生峰擴散,降低靈敏度。。所以,當時汪猷教授提出希望筆者研製一種既能檢測紫外吸收,又能同時檢測熒光發射的儀器,但是峰形不要因為兩種檢測器串聯而擴散。
筆者根據汪猷教授提出的使用要求,經過認真調研,從儀器學理論的角度出發,研製出了一種符合汪猷教授要求的、高壓液相色譜紫外/熒光檢測器儀器;該儀器得到了國家級的發明獎。所以,要設計出好的分析儀器,設計人員一定要多聽使用者的意見,要多調查一些使用者。

第二,維修儀器的科技工作者的經驗是關鍵;維修儀器的科技工作者,最能發現儀器的問題,特別是工藝設計方麵的問題。如安裝工藝、使用工藝、維修工藝方麵的問題,維修人員應該是最清楚的。因為,他們在第一線,.直接接觸儀器,什麽樣的儀器好用,他們可以直接聽到使用者的聲音;什麽樣的儀器安裝、維修最方便,他們最了解。所以,設計人員要多聽維修者的意見,要多調查維修者。筆者曾經做過十多年的進口光譜儀器(紫外可見分光光度計、紅外分光光度計、原子吸收分光光度計)、進口高壓液相色譜儀器、氣相色譜—微波等離子體—多通道直讀光譜儀、進口薄層色譜掃描儀等多種光學類分析儀器的維修工作,後三又長期使用、研發各類光譜、色譜儀器。這些實踐,使筆者積累了維修工作經驗、了解了使用者的要求,看到了很多儀器設計不合理的地方。所以筆者認為:如果有條件,設計人員最好適當參加一些有關儀器的維修工作,這對設計工作將大大有益。


第三,必須要掌握儀器學的基本理論;用儀器學理論指導研發儀器的實踐,把儀器學理論與研發儀器的實踐緊密結合;同時,應尊重懂儀器學的專家;許多科技工作者設計儀器時,並沒有把儀器學放在首位考慮,所以他們設計出的儀器,往往誤差很大,不能滿足使用要求。如,往往不注重影響儀器分析誤差的最主要的性能技術指標,特別是對雜散光、噪聲、基線平直度、光譜帶寬等最重要的性能技術指標的設計,不能從儀器學的理論上去計算、分析,而是盲目地規定一個性能技術指標。結果儀器使用時分析誤差很大,不能滿足使用要求。
許多紫外可見近紅外分光光度計的設計者,對五大通用核心部件不能根據儀器學理論認真地進行分析,不能科學地分配誤差。如,有些設計者忽視對紫外可見近紅外分光光度計電源的主要技術指標的設計、測試;他們不知道氘燈的恒流電源的不穩定,對分析結果會產生多大的影響,不知道鎢燈的恒壓電源的不穩定,對分析結果會產生多大的影響。所以,他們不注重對氘燈恒流電源的電流調整率Sl和紋波係數SR認真測試,也不注重對鎢燈恒壓電源的電壓調整率SV和紋波係數SR認真測試,結果設計、製造出的儀器分析誤差很大,而且不穩定。同樣,對光電係統(如光電倍增管及其電源)設計時,也往往對性能技術指標的分析、測試不夠重視。儀器學的角度考慮,在紫外可見近紅外分光光度計的設計中,一般把儀器的各個部件既看成一個單獨的部分,又把儀器的各個部件看成相關的部分,並對其各項性能技術指標提出明確的要求。例如,對電光係統的設計時,應從整機對電光係統發出的能量的總要求出發,同時考慮電光係統對後麵部件的影響(又可說後麵部件對電光係統的要求)。首先應搞清楚對電光係統的光通量(燈泡的功率)應該有多大、電源的漂移、紋波係數SR、電流調整率Sl或電壓調整率SV應該為多少等。然後在此基礎上進行燈泡選型、變壓器設計(變壓器設計很重要,否則儀器的電子學部分將吃不起負載)、電路設計。對光學係統的設計,首先要考慮儀器整概要求它的輸出能量(信號)大小(它要求電光係統輸出的能量或信號也必須認真考慮),如何保證它傳遞的能量最大(損失的光能量最小)。因為光學元件有各種類型(透鏡、反射鏡、棱鏡等),它們都有能量損失問題;例如,:光柵有類型問題、衍射效率問題、閃耀波長位置問題、波長響應範圍問題、雜散光問題、幾何尺寸問題等;單色器有狹縫的幾何寬度,幾何高度,光學係統有像散、像彎曲、球差、慧差、色差問題等。這些參數或技術指標都要經過仔細、嚴密的分析或計算。

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