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盘点1紫外可见分光光度计仪器技术新进展

2018-11-28 11:28:20

世界上台成熟的商品紫外可见分光光度计仪器,是由美国的Beckman公司,于1945年推出的(不是指粗糙的实验样机而是指成熟的商品仪器)。当时的仪器很简单、完全手动。随着科学技术的发展,紫外可见分光光度计仪器得到了飞速发展。目前,它已成为光学、机械学、电子学、计算机四为一体的、技术密集的、高科技产品。尤其是自动化程度,已发展到了令人赏心悦目的地步。特别是计算机和计算机软件更是千变万化,日新月异。目前,国际上许多紫外可见分光光度计,一开机仪器就进行全方位的自检;如果自检时发现何处有故障,则直接会显示在仪器的CRT上,一目了然的告诉使用者。在如何排除故障方面,使用者也能通过计算机查寻,计算机也能告诉使用者如何解决故障。在使用者碰到问题时,也可在仪器的计算机软件中找到答案。总之,紫外可见分光光度计的发展非常快。

1、新型的紫外可见分光光度计不断涌现

近年来,国内外的紫外可见分光光度计仪器生产厂商不断推出新的仪器;国外:美国的PerkinElmer公司、Varian(现在的Agilent)公司、澳大利亚的GBC公司、日本岛津公司、日立公司等都是如此。国内:中国的北京普析通用公司、北京瑞利公司(原北京第二光学仪器厂)、上海仪电公司(原上海分析仪器总厂或上海精科公司)、上海光谱公司、上海棱光公司、上海天美科学仪器有限公司、尤尼柯(上海)仪器有限公司、浙江福立公司等等,近几年都不断推出新的紫外可见分光光度计;从95年起,我国开始出现新的、高质量的紫外可见分光光度计仪器;当时的代表产品是TU-1221紫外可见分光光度计(双光束,杂散光0.05%,光度噪声±0.0004Abs)。1997年推出更的紫外可见分光光度计,其代表产品是TU-1901紫外可见分光光度计(双光束, 杂散光0.01%,光度噪声±0.0004Abs)。2002年,我国北京瑞利公司又推出UV-2100紫外可见分光光度计(双光束, 杂散光0.05%,)等等。

目前国内外推出的主要的、的紫外可见分光光度计仪器及其主要特点:

1) 英国Unican公司推出了UV550双光束紫外可见分光光度计;该仪器的主要特点是:杂散光小,光度噪声小,光学元件镀SIO2保护膜,单色器经过三次密封,防潮、防灰尘较好。

2) 中国北京普析通用公司批量推出TU-1950系列紫外可见分光光度计;该仪器的特点是:仪器为双光束类型、光谱带宽连续可调、杂散光小、光度噪声小,功能价格比高;它可以用来作食品、药物、农残(有机磷类、硝酸盐类农残)检测,又可作为一般的紫外可见分光光度计使用;它是国外同类同档次紫外可见分光光度计产品的质量,但只相当国外同类低档次产品的价格。它是一种深受国内外广大用户欢迎的、国内外同类同档次仪器的佼佼者!

3) 中国上海仪电公司(原精科公司)推出了L5S和L6S紫外可见分光光度计;主要特点:L5S的杂散光达到0.03%T;L6S的杂散光达到0.08%T、其光谱带宽从0.08nm-5nm连续可调。

4) 中国上海光谱公司推出了SP-1900系列双光束紫外可见分光光度计,特点是:采用空间分隔双光束、非对称垂直式测量光路技术(专利技术)。该仪器性价比很高。

5) 中国北京瑞利公司推出了2200紫外可见分光光度计;产品主要特点:该仪器的杂散光达到到十万分之一。采用了棱镜消杂散光的专利技术;采用凸轮换灯寻峰机构寻找光源能量稳定的位置从而减低整机漂移和噪声;光谱带宽由0.1nm到5nm分6档可变,具有小0.1nm光谱分辨率。

6) 澳大利亚的GBC公司推出Citra40系列紫外可见分光光度计;该仪器的特点:杂散光为2′10-6,光度噪声为0.00003A(RMS),基线平直度为0.001Abs(噪声和基线平直度表示不够规范)。

7) 美国PerkinElmer公司推出新型的Lambda900、Lambd950系列产品;主要特点:杂散光为8′10-7,光度噪声为±0.0002Abs (峰-峰值表示法),基线平直度为0.0008Abs。它是目前国际上的紫外可见分光光度计之一。有优异的光学性能、灵活的附件和独特的样品室设计,大大提高了分析效率,缩短了分析复杂样品所需的时间。

8) 美国PerkinElmer公司推出了普及型的Lambda25,35,45系列产品,主要特点:杂散光和光度噪声都比较小。性价比较高,适于常规分析测试。

9) 日本岛津推出UV-2600、UV-2700紫外可见分光光度计;杂散光达到5×10-7;噪声达到其噪声达到±0.00005(RMS、英文样本);基线平直度±0.0004(200—860nm;英文版样本)

10)Varian(现在的Agilent)公司推出的紫外-可见-近红外分光光度计Cary4000/5000/6000i和DeepUV、Cary4000/5000/6000i。主要特点:采用多种专利技术;Cary公司认为这种的仪器,为研究级的紫外-可见-近红外分光光度计性能确立了新标准;其中,Cary6000i和DeepUV是世界首创;Cary6000i在近红外区采用InGaAs固体检测器,比国际上传统贯用的PbS检测器的灵敏度高10倍;DeepUV可检测到低至157nm的谱线。这两种紫外可见分光光度计,都是目前世界上、的紫外可见分光光度计。

11)2013年,中国北京普析通用公司推了出了高端的T10紫外可见分光光度计; T10的主要性能技术指标为:光度噪声达到±0.0001Abs;基线平直度达到±0.0003Abs;杂散光达到4×10-7(为国际水平)。

2、丰富、多彩、适用的附件令人眼花缭乱

目前,国际上的紫外可见分光光度计附件的发展,已成为紫外可见分光光度计发展的主要内容之一;许多仪器,附件很多,而且一年一个样。从而大大促进了紫外可见分光光度计的大发展。如PerkinElmer公司的Lambda系列、Varian公司的Cary系列、岛津公司的UV-2600/2700;北京普析通用公司的TU-19系列、T10等紫外可见分光光度计,都带有多种附件;如:积分球、蠕动泵进样、长样品池架、试管架、镜面反射附件、微量样品池架、帕尔贴恒温附件、短光程样品池架、长样品池架、恒温池架、超微量样品池架、固体样品池架、浸入式光纤探测装置、反射式光纤探测装置、品种繁多的微量池等。真可谓应有尽有。就连北京普析通用的Pors-15便携式快速紫外可见光谱仪,也带有10种之多的附件。

紫外可见分光光度计多一种附件就多一种功能、多一种适应性。纵观当今世界上的紫外可见分光光度计附件的发展,实在是令人眼花缭乱。这些附件大大方便了用户,是广大紫外可见分光光度计使用者所欢迎的,也是紫外可见分光光度计进展的重要内容之一。目前有些紫外可见分光光度计仪器,带有60多种附件;例如:日本岛津的UV-2700,带有60多种附件,使用者可以任意挑选,大大方便了各类使用者。

3、紫外可见分光光度计正在向小型化(或微型化)、便携式等方向发展

由于环境监测、野外现场分析测试、海洋深水中的分析测试等许多领域需要小型、便于携带、分析速度快的紫外可见分光光度计。因此,目前,国际上已有好多制造商正在研究开发适合于各种不同使用对象的小型紫外可见分光光度计。其中比较典型的代表有:

1)美国的海洋光学公司(Ocean Optics ):前几年推出了PC2000型卡式光度计可插入PC机内工作。2001年又推出了USB接口的USB2000微型光度计,重量只有200克,采用2048位元的CCD检测器,快积分时间只有3毫秒;后来又推出HR2000型高分辨率光纤光度计,将分辨率提高到了0.035 nm。但美国的海洋公司卡式光度计等只适用于可见光区域使用。美国海洋光学的几种微型光纤光度计如图1-1所示:

图1-1 美国海洋光学的微型光纤光度计

2) 美国CID公司(CID Inc.):该公司专门从事植物研究相关产品开发,对现场应用尤为重视,他们开发的CI700型光纤光度计配合可选附件可用于植物叶片光谱测试等现场研究。如1-2所示。

图1-2 美国CID公司的CI700光纤光度计

3)美国HACH公司(HACH Inc.)是专门生产环境检测仪器的公司,Odyssey DR/2500及DR/2400分光光度计是Hach公司重要的产品,它广泛应用于工业与市政领域,可以对饮用水、工业废水、锅炉用水和冷凝水进行实验室水质分析。该仪器采用了阵列式固体半导体检测器,内置光源与电源,DR/2400是DR/2500的便携式改进产品,Hach公司的产品在我国水质分析工作中广泛应用。DR/2400分光光度计的主要技术指标如下:

波长范围:400~880nm;光谱带宽:4 nm ± 1 nm;波长准确度:± 1 nm;

波长分辨率:1.0nm;扫描速度:200 nm/ 分钟;光学系统:同心光谱系统。

美国HACH公司的DR/2400分光光度计如图1-3所示:

图1-3 HACH公司的DR/2400光度计

4) 美国这些小型化、便携式光谱仪器的共同特点是:体积小,检测速度快,配置灵活——可更换不同的光栅,不同的光源,不同的检测探头以适用不同的需求。但是本身都不具备图谱显示功能,需外接PC操作,不具备内置光源,需通过附件连接外置光源,使现场应用的方便性大打折扣。DR/2400虽然内置光源与电源,但其工作波段只能在可见区,而且没有光纤探头测量功能,只能用比色皿及比色管进行测试。

5) 我国科技部第十个五年计划的科学仪器攻关项目中,提出了研发微型光谱仪的任务;北京普析通用公司承担了该任务,并研发成功Poes15便携式快速光谱仪。该仪器借鉴了国外有关产品的优点,同时根据用户的实际需求,研发了具有自己特点的新一代便携式光纤光谱仪;该仪器具有体积小、重量轻、功能全等特点。在国际上具有很大的竞争优势。北京普析通用公司开发的Poes15便携式快速光谱仪的主要特点如下:

(1)独立操作它具备电源、光源、分光、光电转换及数据处理显示输出的全部功能,能够独立操作,是真正的便携式光谱仪。(2)配置齐全:便携式全谱仪除主机外配置了10几种附件,方便组成各种测量系统,大大扩展了仪器的应用范围。(3)功能齐全:主机具有光谱扫描、光度测量、定量测定、时间扫描、峰值检出等功能。(4)使用方便灵活:微电脑控制、LCD显示、触摸屏人机对话、能存储100条光谱图数据,满足野外作业要求。(5)SMA905光纤接口,可连接多种附件。RS232接口可与PC通讯。主机电池供电可8小时,能满足全天工作需求。(同时可用外电源供电)。快速测量,全波段扫描仅0.01s。Poes-15便携式快速紫外可见光谱仪的外形如图1-4所示。

图1-4 Pors-15便携式快速紫外可见光谱仪

(6) 中国普析通用公司推出了新型的T6紫外可见分光光度计,主要特点:SL非常小,达到0.05%T (220nm;NaI);优于全世界所有的同类同档次的紫外可见分光光度计;自动化程度很高:自动波长定位、自动波长校正、自动多联池移动、自动光源切换;国内首创步进电机细分技术:电机直接驱动光栅和光源镜,但波长准确度达到±1nm;波长重复性0.2nm;工业化设计,全部模具加工,装拆仪器不用螺丝刀,直接用手拧即可;扫描速度可达7000nm/min;平台式设计;可以与PC机联机。支持微型、喷墨、激光等打印机。这种新型紫外可见分光光度计,有极高的性能价格比。

(7)几种便携式光谱仪比较(表1-1)

型号

PORS15

USB2000

HR2000

PC2000

CI700

厂家

中国 北京通用普析

美国海洋

光学

美国海洋

光学

美国海洋

光学

美国CID

单色器

凹面平场

平面

平面

平面

平面

光源

内置

外置

外置

外置

外置

数据处理

内置

PC机

PC机

PC机

PC机

显示

内置LCD

PC机

PC机

PC机

PC机

光纤接口

SM905

SM905

SM905

SM905

SM905

检测器

NMOS

CCD

CCD

CCD

CCD

特点

全集成

USB接口

高分辨率

卡式

叶片测试

①表1-1列出了国内外几种便携式光谱仪的比较。其中北京普析通用公司采用凹面平场光栅及内置光源等,体现了全集成的特点。优于平面光栅和普通氘灯(体积大,功率一般在30W左右;体积和功耗原因不能作为内置光源使用)。

②我国近几年先后推出很多小型或超小型的紫外可见分光光度计,但在体积、功能、分析速度、附件等方面还有不少缺点。Pors-15快速便携式紫外可见光谱仪,很好的解决了这些缺点;它可广泛的应用于环境科学、食品科学、生命科学、农业科学等领域的快速检测,具有极其广泛的应用前景。特别是北京普析通用公司围绕Pors-15便携式快速紫外可见光谱仪,成功的开发出了适合中国国情的水质4参数(COD、氨氮、六价铬、氰化物)专用检测方法和专用试剂,并在我国的有些地方得到成功的应用(见表1-2、表1-3)。

表1-2 环境中的水质检测

{C}{C}{C}{C}{C}{C}

表1-3 白酒中甲醇的检测

表1-3所列的测定结果表明:这批北京红星二锅头酒中甲醇浓度为0.0441mg/mL,即4.41mg/100mL。国标规定饮用酒中甲醇浓度限量为低于0.04g/100mL(即40mg/100mL),因此,这批北京红星二锅头酒的甲醇含量合格。

此外,Pors-15快速便携式紫外可见光谱仪,在疾控系统的消毒类、毒理类、食品类、化妆品类、公共场所类、免疫预防类、饮水涉水类、病媒防治类等领域的应用,也已引起我国广大科技工作者的高度重视。

③美国海洋光学公司的便携式光谱仪器(可见光区使用)和哈希公司的便携式光谱仪器也有许多优点,也有广泛的应用前景。

4、紫外可见分光光度计正在向多功能方向发展

一机多用也是广大使用者关注的问题之一;紫外可见分光光度计的功能增多或一机多用,是目前国际上紫外可见分光光度计发展的又一个动向。岛津的UV-1240紫外可见分光光度计具有多种功能,既可作常规紫外可见分光光度计使用,又可作水质、生物酶分析的专用仪器使用,做到了一机多用。李昌厚研究组研制的MUV-1型超小型多功能紫外可见分光光度计,既可作常规的小型紫外可见分光光度计使用,又可作核酸蛋白分析仪使用,还可作HPLC紫外分光检测器和流动注射分析仪的紫外分光检测器使用。真正实现了一机多用。还有,李昌厚研究组研研制的UV/FL紫外可见分光/荧光光度计(原南京分析仪器厂投产),也是一种紫外、荧光一机两用的新型紫外可见分光光度计,它只需8微升试样,就可得到紫外光谱和总荧光量两种数据。该仪器已获得国家发明奖。

(撰稿人:中国科学院上海生物工程研究中心 李昌厚教授)

注:文中观点不代表本网立场,仅供读者参考

盘点(2):紫外可见分光光度计仪器技术新进展

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