綜述了紫外可見分光光度計及各模塊單元的技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀和研究動態(tài)。通過對國內(nèi)外30 多個廠家的150 多種不同型號紫外可見分光光度計有關(guān)技術(shù)和性能資料的整理和分析, 對紫外可見分光光度計的各項技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行了評述。

關(guān)鍵詞?? 紫外可見分光光度計; 發(fā)展; 現(xiàn)狀; 技術(shù)指標(biāo)

1 ?? 引?? 言

紫外可見分光光度計是一類很重要的分析儀器,無論在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境科學(xué)等科學(xué)研究領(lǐng)域, 還是在化工、醫(yī)藥、環(huán)境檢測、冶金等現(xiàn)代生產(chǎn)與管理部門, 紫外可見分光光度計督有廣泛而重要的應(yīng)用。紫外可見分光光度計有著較長的歷史, 其主要理論框架早已建立, 制作技術(shù)相對成熟。但構(gòu)成紫外可見分光光度計的光、機(jī)、電、算等任何一面的新技術(shù)都可能再推動紫外可見分光光度計整體性能的進(jìn)步。在追求準(zhǔn)確、快速、可靠的同時, 小型化、智能化、在線化、網(wǎng)絡(luò)化成為了現(xiàn)代紫外可見分光光度計新的增長點[ 1~ 2] 。紫外可見分光光度計作為一項產(chǎn)業(yè), 用戶的需求是其發(fā)展的根本動力, 面向客戶、以人為本是設(shè)計和制造紫外可見分光光度計應(yīng)該遵循的法則。

本文通過對國內(nèi)外37 個廠家的152 種不同型號紫外可見分光光度計有關(guān)技術(shù)和性能資料的整理和分析, 綜述了紫外可見分光光度計各模塊單元的技術(shù)及整體性能的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。重點對目前市場上的兩類主流產(chǎn)品: 掃描光柵式分光光度計和固定光柵式分光光度計進(jìn)行了比較和分析, 概述了紫外可見分光光度計的研究動態(tài)和最新研究成果。對于光譜分析儀器設(shè)計制造企業(yè)和研究院所, 尤其對廣大儀器用戶深入了解和選購紫外可見分光光度計具有參考價值。

2 ?? 紫外可見分光光度計的發(fā)展

分光光度法在分析領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)有數(shù)十年的歷史, 至今仍是應(yīng)用最廣泛的分析方法之一。隨著分光元器件及分光技術(shù)、檢測器件與檢測技術(shù)、大規(guī)模集成制造技術(shù)等的發(fā)展, 以及單片機(jī)、微處理器、計算機(jī)和DSP 技術(shù)的廣泛應(yīng)用, 分光光度計的性能指標(biāo)不斷提高, 并向自動化、智能化、高速化和小型化等方向發(fā)展。

在分光元器件方面, 經(jīng)歷了棱鏡、機(jī)刻光柵和全息光柵的過程, 商品化的全息閃耀光柵已迅速取代一般刻劃光柵。在儀器控制方面, 隨著單片機(jī)、微處理器的出現(xiàn)以及軟硬件技術(shù)的結(jié)合, 從早期的人工控制進(jìn)步到了自動控制。在顯示、記錄與繪圖方面, 早期采用表頭( 電位計) 指示、繪圖儀繪圖, 后來用數(shù)字電壓表數(shù)字顯示, 如今更多地采用液晶屏幕或計算機(jī)屏幕顯示。在檢測器方面, 早期使用光電池、光電管, 后來更普遍地使用光電倍增管甚至光電二極管陣列。陣列型檢測器和凹面光柵的聯(lián)合應(yīng)用, 使儀器的測量速度發(fā)生了質(zhì)的飛躍, 且性能更加穩(wěn)定可靠, 受到儀器用戶的青睞, 最具有代表性的當(dāng)數(shù)安捷倫的HP8452/8453[ 3] 。在儀器構(gòu)型方面, 從單光束發(fā)展為雙光束, 現(xiàn)在幾乎所有高級分光光度計都是雙光束的, 有些高精度的儀器采用雙單色器, 使得儀器在分辨率和雜散光等方面的性能大大提高, 如Varian ( 瓦里安) 的Cary1/ 3/ 400。隨著集成電路技術(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展, 聯(lián)合采用小型凹面全息光柵和陣列探測器以及USB 接口等新技術(shù), 已經(jīng)出現(xiàn)了一些攜帶方便、用途廣泛的小型化甚至是掌上型的紫外可見分光光度計, 如OceanOptics( 海洋光學(xué)) 的S 系列、USB2000 及PC2000[ 4] 。而光電子技術(shù)和MEMS 技術(shù)的發(fā)展, 使得有可能將分光元件和探測器集成在一塊基片上, 制作微型分光光度計[ 5~ 7] 。我國重慶大學(xué)在微型多通道光譜儀方面開展了卓有成效的研究工作[ 8~ 10] , 承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項目?? 微型多道光譜分析系統(tǒng)集成化技術(shù)研究?? 已經(jīng)通過了技術(shù)鑒定。隨著發(fā)光二極管(LED) 光源技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的日益成熟, 以LED 為光源的小型便攜又低廉的分光光度計已成為研究開發(fā)的熱點[ 11] 。除了空間色散的分光方式, 也有人對聲光調(diào)制濾光[ 12~ 14] 和傅立葉變換光譜[ 15] 在紫外可見區(qū)的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

儀器的軟件功能可以極大地提升儀器的使用性能和價值, 現(xiàn)代分光光度計生產(chǎn)廠商都非常重視儀器配套軟件的開發(fā)。除了儀器控制軟件和通用數(shù)據(jù)分析處理軟件外, 很多儀器針對不同行業(yè)應(yīng)用開發(fā)了專用分析軟件, 給儀器使用者帶來了極大的便利。目前, 市場上的紫外可見分光光度計主要有兩類:掃描光柵型和固定光柵型。后者也常常被稱為CCDPDA) 光譜儀或多通道光度計。它們的主要構(gòu)成: 光源、分光系統(tǒng)、探測器和軟件系統(tǒng), 以及它們的整體設(shè)計, 將分述如下( 這里不涉及電子和控制系統(tǒng)) 。