( l) 分光部分:
要设计一个八路光路系统, 首先得要求光路的光强基本一致, 光的特性不能改变。为此选用以光导纤维方式作为分光系统, 原理较为简单, 把光导纤维的一端作为光的人射端, 然后把光导纤维的另一端分成八路并将其作为出射端。因为只需要波长为41 o ln 光的能量的传递。所以在选材过程中, 无需采用成像的光导纤维, 只要采用普通的光导纤维, 在一定的加工条件下, 便可以得到光导纤维的能量几乎相等的每路光和在传导过程中光能量损失最小的光导纤维。该项技术已申请专利。
( 2 ) 单色光系统:
仪器的要求在4 10 lun 波长处进行单点测量酶的抑制反应过程, 所以用干涉滤色片就可以得到单色光。为追求较好的单色性能, 选用41 0 ln 土3mn 的干涉滤色片。这里注意在炙热的光照下, 滤色片的中心波长会随长时间的照射有缓慢的偏移, 所以要在滤色片前加上一块隔热9K 玻璃。
( 3) 光路聚焦:光在光导纤维的传输过程是一种全反射的过程, 所输人的光和输出的光有一定关系。该系统采用带聚焦的人射光( 有人射角的光), 故输出的光有一定的发散性。按照分光光度计的原理要将光聚焦到样品池中间, 才能提高光的能量和光的透过率准确度, 所以在光导纤维的每路光的出射端增加一块可调节的小型球面透射镜, 使它在光电接收器上形成直径为3~ 的光斑。
( 4 ) 光源部分:
通常分光光度计中的光源采用卤素灯, 卤素灯的特点是有相对高的光能量, 寿命比较长。由于该系统用八路分光方式, 光能量要比一般仪器小的多
。为此在一定的灯源功率下采用进口的自带焦距的聚焦卤素灯, 使其光能量至少提高3 倍。以满足系统的要求, 也使信噪比降为最小。
( 5) 电源部分:
这里着重说明光源的供电部分。由于是八路分光系统, 每路光的光源能量相对较低, 电源的纹波系数对系统的影响非常之大, 所以在设计的灯电源的时候要求纹波系数要小于5脚。
( 6) 光电接收系统:
为同时接收八路光的能量, 必须采用八个光电池作为接收器, 为使接收器的装置小型化, 没有采用八个前置放大器, 而直接用选片器选择每路光的信号, 然后用一个前置放大器来实现信号放大的要求。仪器采用4 x 4mtn 的硅光电池, 硅光电池所输出的电信号直接用选片控制器选择每路信号, 并将每路所采集的光电信号通过前置放大器进行放大处理( 这种方法要注意前置的噪声, 要尽量使信噪比为最小)。然后通过VI F转换系统将信号变成数字脉冲信号, 在仪器中所采用的信号量控制在粼刃幻七左右。这里着重要提到的是最高的信号量和最小的信号量相差尽量不要超过30 %。所相差的能量可以用单片机的程序进行修正。
要使仪器稳定和读数的准确,VI F 转换后的信号波形, 不能有缺陷和漏码, 以保证信号的真实性。
( 7) 单片机处理系统:
单片机的主要功能是对VI F 信号进行运算处理, 显示出吸光度的数据( A 值) 和抑制率的数值。这里着重谈抑制率的计算方法:
抑制率( % ) = 以△与一△A t ) /△AO〕x 10 %
式中二△与— 对照溶液反应3 m in 吸光值的变化值
从tes - e 样品溶液反应3 11 111 1 吸光值的变化值
上述的方程显示出是对每路光三分钟前的电信号和三分钟后的电信号之间的运算, 要求CUP 控制选片信号对八路光的电信号在一个较短的时间内采集完成。为追求仪器显示每一组数值的正确性, 要求在测试第二组样品时, 删除第一组样品的数值记录。只有三分钟完成测试并打印数据, 才是唯一好的数据。也可以用上层软件, 通过CP 机进行数据处理和存储。
( 8) 仪器的检测:
下面列举几个重要指标的测试要求:
a) 透射比的示值误差与重复性;
参照BJ /9T 3 24 一19 9 《可见分光光度计中华人民共和国机械行业标准》的规定, 用中性滤色片( 10 %,20 %,30 % ) 进行测试及运算, 其结果透射比的示值误差小于士3% : , 透射比的重复性小于l % : 。满足以上的条件才能使仪器测量精度比较准确。
b) 抑制率的示值误差和重复性:
本仪器是一种专用的测试农药残留的仪器, 抑制率指标是仪器的最重要的指标, 所以要按国家标准BG I巧以为.19 一创I 众《蔬菜中有机磷和氨基酸甲醋类农药残毒量快速检测方法》中较为重要的甲胺磷的作为标准溶液进行测试, 每个标准样品三次测试的平均值与标准值之差为抑制率的示值误差。抑制率的重复性是七次的示值误差通过运算公式所得出的数值。下面介绍运算公式:
抑制率重复性用标准偏差S 表示( 单位为% )本仪器的示值误差小于10 %, 抑制率重复性小于5%。样品的不均匀性是客观存在的, 因此该指标满足数据的准确性要求。
4.结论:该仪器是根据国家标准的要求而设计的, 完全满足中华人民共和国农业行业标准N Y门切4 8 一2X() 1《蔬菜上有机磷和氨基甲酸醋类农药残毒快速检测方法》的要求。通过在蔬菜基地、大型超市及瓜果出口基地大量实验表明, 仪器工作稳定可靠, 具有分析精度高、重复性好( 达到95 % 以上)、使用方便等特点。
