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紫外可見分光光度計的設(shè)計靈感

來源:上海奧析科學(xué)儀器有限公司   2022年05月27日 08:36  

,使用者的需求是根本。使用者需要使用什么樣的儀器?什么樣的儀器好用?什么樣的儀器不好用?使用者清楚。例如,曾發(fā)明了一種紫外/熒光一機多用的儀器(主要用于高壓液相色譜儀),其靈感就來自上海有機化學(xué)所汪猷教授當(dāng)時正在研究的核酸課題。他發(fā)現(xiàn)國外的科學(xué);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。所以常用一只紫外檢測器和一只熒光檢測器串聯(lián)來檢測。但是,這兩種檢測器串聯(lián)后,容易產(chǎn)生峰擴散,降低靈敏度。。所以,當(dāng)時汪猷教授提出希望筆者研制一種既能檢測紫外吸收,又能同時檢測熒光發(fā)射的儀器,但是峰形不要因為兩種檢測器串聯(lián)而擴散。
筆者根據(jù)汪猷教授提出的使用要求,經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研,從儀器學(xué)理論的角度出發(fā),研制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;該儀器得到的發(fā)明獎。所以,要設(shè)計出好的分析儀器,設(shè)計人員一定要多聽使用者的意見,要多調(diào)查一些使用者。

第二,維修儀器的科技工作者的經(jīng)驗是關(guān)鍵;維修儀器的科技工作者,能發(fā)現(xiàn)儀器的問題,特別是工藝設(shè)計方面的問題。如安裝工藝、使用工藝、維修工藝方面的問題,維修人員應(yīng)該是清楚的。因為,他們在線,.直接接觸儀器,什么樣的儀器好用,他們可以直接聽到使用者的聲音;什么樣的儀器安裝、維修方便,他們了解。所以,設(shè)計人員要多聽維修者的意見,要多調(diào)查維修者。筆者曾經(jīng)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(xué)類分析儀器的維修工作,后三又長期使用、研發(fā)各類光譜、色譜儀器。這些實踐,使筆者積累了維修工作經(jīng)驗、了解了使用者的要求,看到了很多儀器設(shè)計不合理的地方。所以筆者認(rèn)為:如果有條件,設(shè)計人員適當(dāng)參加一些有關(guān)儀器的維修工作,這對設(shè)計工作將大大有益。


第三,必須要掌握儀器學(xué)的基本理論;用儀器學(xué)理論指導(dǎo)研發(fā)儀器的實踐,把儀器學(xué)理論與研發(fā)儀器的實踐緊密結(jié)合;同時,應(yīng)尊重懂儀器學(xué)的專家;許多科技工作者設(shè)計儀器時,并沒有把儀器學(xué)放在考慮,所以他們設(shè)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主要的性能技術(shù)指標(biāo),特別是對雜散光、噪聲、基線平直度、光譜帶寬等重要的性能技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計,不能從儀器學(xué)的理論上去計算、分析,而是盲目地規(guī)定一個性能技術(shù)指標(biāo)。結(jié)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(shè)計者,對五大通用核心部件不能根據(jù)儀器學(xué)理論認(rèn)真地進行分析,不能科學(xué)地分配誤差。如,有些設(shè)計者忽視對紫外可見近紅外分光光度計電源的主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計、測試;他們不知道氘燈的恒流電源的不穩(wěn)定,對分析結(jié)果會產(chǎn)生多大的影響,不知道鎢燈的恒壓電源的不穩(wěn)定,對分析結(jié)果會產(chǎn)生多大的影響。所以,他們不注重對氘燈恒流電源的電流調(diào)整率Sl和紋波系數(shù)SR認(rèn)真測試,也不注重對鎢燈恒壓電源的電壓調(diào)整率SV和紋波系數(shù)SR認(rèn)真測試,結(jié)果設(shè)計、制造出的儀器分析誤差很大,而且不穩(wěn)定。同樣,對光電系統(tǒng)(如光電倍增管及其電源)設(shè)計時,也往往對性能技術(shù)指標(biāo)的分析、測試不夠重視。儀器學(xué)的角度考慮,在紫外可見近紅外分光光度計的設(shè)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(guān)的部分,并對其各項性能技術(shù)指標(biāo)提出明確的要求。例如,對電光系統(tǒng)的設(shè)計時,應(yīng)從整機對電光系統(tǒng)發(fā)出的能量的總要求出發(fā),同時考慮電光系統(tǒng)對后面部件的影響(又可說后面部件對電光系統(tǒng)的要求)。首先應(yīng)搞清楚對電光系統(tǒng)的光通量(燈泡的功率)應(yīng)該有多大、電源的漂移、紋波系數(shù)SR、電流調(diào)整率Sl或電壓調(diào)整率SV應(yīng)該為多少等。然后在此基礎(chǔ)上進行燈泡選型、變壓器設(shè)計(變壓器設(shè)計很重要,否則儀器的電子學(xué)部分將吃不起負(fù)載)、電路設(shè)計。對光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計,首先要考慮儀器整概要求它的輸出能量(信號)大?。ㄋ箅姽庀到y(tǒng)輸出的能量或信號也必須認(rèn)真考慮),如何保證它傳遞的能量大(損失的光能量小)。因為光學(xué)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(yīng)范圍問題、雜散光問題、幾何尺寸問題等;單色器有狹縫的幾何寬度,紫外分光光度計幾何高度,光學(xué)系統(tǒng)有像散、像彎曲、球差、慧差、色差問題等。這些參數(shù)或技術(shù)指標(biāo)都要經(jīng)過仔細(xì)、嚴(yán)密的分析或計算。

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