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紫外可见分光光度计的技术性能指标评述

2015-04-05 20:31:56
[导读]​搜集了国内外37 个厂家的152 种不同型号紫外可见分光光度计资料, 一部分资料是厂家或经销商提供的产品技术性能指标文本资料, 绝大部分资料来源于生产厂家以及经销商的网站。

搜集了国内外37 个厂家的152 种不同型号紫外可见分光光度计资料, 一部分资料是厂家或经销商提供的产品技术性能指标文本资料, 绝大部分资料来源于生产厂家以及经销商的网站。

 国外的厂家及型号主要有:Perkin Elmer Instruments(PE)的Lambda 系列,Varian Analytical Instruments(瓦里安)的Cary 系列,Beckman Coulter Inc(贝克曼)的DU 系列,Hitachi Instruments Inc(日立)的U3 系列, ShimadzuScientific Instruments (岛津)的UV 系列、MS 、PharmaSpec 及Bio 系列, Jasco Corp Ltd 的V 系列,AgilentTechnologies(安捷伦)的HP 系列,OceanOptics(海洋光学)的S 系列、USB2000 及PC2000 ,Amersham PharmaciaBiotech 的Ultrospec pro 系列, Spectronic Unicam(即Thermo Spectronic)的Genesys 系列、UV 系列及Nicolet Evolution 系列,Aurora Instruments Ltd 的UV 系列,GBC Scientific Equipment Ltd 的Cintra 系列, Bio -Tek 的PowerWave 系列, Hach 的DR 列, Cecil Instruments

Ltd .的1/2/3/4000 系列、7200 、9200 及Aurius 、Aquarius 系列, Labomed Inc 的UVS 、UVD 系列, CamspecScientific Instruments 的M 系Scinco CO .Ltd 的S系列, Sherwood Scientific Ltd 的320 , Spectral InstrumentsInc 的420/440 , Jenway Techne Inc 的6*05 系列, Stellar-Net Inc 的EPP2000 , 此外, 还包括Turner Designs Inc .、World Precision Inst .、Bestech Instruments 、Secomam 、Molecular Devices Corp 等等。国内的产品主要有上海分析仪器总厂的75 和76 系列、上海棱光的S51/2/3/4 、天美科学仪器有限公司8500 、北京普析通用仪器公司TU-系列、北京瑞利分析仪器公司UV1/9100 系列、天津光学仪器厂的WFZ 系列等等。综合分析和比较各种型号紫外可见分光光度计的技术性能指标, 概括如表1 。结合该表, 对各紫外可见分光光度计的性能指标进一步作简单评述。光谱范围 紫外可见光谱区通常指190nm ~780nm 的波长范围, 但实际的分光光度计设计中, 经常将波长向长波方向拓展, 进入短波近红外区。在120 多种国外产品中, 有52 种波长≤900nm , 其中≤800nm 的仅11 种。而>900nm 的有72 种, 占了多数。固定光栅型受硅阵列探测器的限制, 1100nm 是其波长的上限。扫描光栅型使用分立光电器件, 波长的扩

展更为灵活。最特殊的是Varian 的Cary6000i(175 ~1800nm)、Shimadzu 的UV3101PC(190 ~ 3200nm)和Jasco 的V-570(190 ~ 2500nm), 通过切换光栅和探测元件, 使仪器的光谱范围覆盖了紫外、可见和近红外区, 可满足一机多用的需要。

波长的准确性 仅有16 种偏差超过1nm, 其余大多在0 .1 ~ 1 之间。其中突出的是Varian 的Cary100/300 , 它们在656 .1nm 处的波长准确性达到了0 .02nm 的水平。波长重复性大于0 .5nm 的仅7 种,0 .1 ~ 0 .5nm 之间的占了多数, 共有68 种, 还有相当数量的产品达到了优于0 .1nm 的水平。如Agilent 的8453(0 .02)、Beckman 的DU7000series(0 .05)、Camspec的M400T/PC(0 .05)、GBC 的Centra10/20/40(0 .04)、Hitachi 的U3010/3310(0 .05)、Perkin Elmer 的Lambda系列(0 .02 ~ 0 .05)、Scinco CO 的S -1100/3130/3150(0 .02)、Shimadzu 的MS1500(0 .01)和UV1201(0 .03)、Varian 的Cary 系列(0 .008 ~ 0 .025)等。虽然从原理上, 固定光栅型的设计结构固定、简单, 易于实现好的波长准确性和重复性, 但扫描光栅的设计制造工艺已十分成熟, 从性能指标看, 最突出的Cary 系列、Lambda系列都是扫描光栅型的产品。

分辨率 扫描光栅型通过改变狭缝宽度可选择分辨率,Varian 的Cary4000 最高做到了0 .05nm , 上海分析仪器总厂的760mc 也可达到0 .08nm 。固定光栅型受到阵列探测器的长度和像元数量限制, 除非光谱范围很窄, 否则分辨率是很难高于0 .1nm 量级的。扫描速率 大多在100 ~ 4000nm/min , Varian 的Cary50 最高实现了24000nm/min , Cary4000 也有20000nm/min 。但与固定光栅型最短ms 量级完成全光谱测量的速度相比, 仍是较慢的。吸光度 普遍可达到2 ~ 3A 的水平, 共有80 种产品最大光度值在2 ~ 3A 之间, 另有28 种产品可以量测超过3A 的样品。其中, 最高的是Varian 的Cary4000 , 达到了7A 。其余, 如Spectronic Unicam(ThermoSpectronic)的Nicolet Evolution300/500 和UV510/520

(6A)、Shimadzu 的UV2401/2501/310 PC(5A)、Jasco 的V550/560 、GBC 的Centra5/10/20/40(5A)等也有很高的水平。

杂散光 典型值是0 .01 ~ 0 .05 %T , 在国外的产品中共有65 种产品的杂散光指标在这一范围中。杂散光超过0 .05 %T 的产品有31 种, 小于0 .01 %T 的产品有19 种。其中, 最为突出的是Varian 的Cary4000/6000i 和Shimadzu 的UV3101PC , 它们的杂散光水平达到了令人惊讶的0 .00008 %T 。从其光学设计看, 都采用了双单色器。与扫描光栅型产品相比, 固定光栅的分光光度计少了出射狭缝, 实现低杂散光的难度更大。从性能指标来看, 范围是0 .01 ~ 1 %T 。26 种固定光栅型产品中杂散光在0 .01 ~ 0 .05 %T 之间的有13 种, 也已达到半数, 但是能够低于0 .01 %T 的很少。我国的紫外可见分光光度计, 性能指标总体上接近国外的中等水平, 缺少高档产品。考察6 家国内企业的27 种产品的主要技术指标。波长准确性, 国外的典型水平是0 .1 ~ 1nm 。国内产品中, 处于此范围的有16 种, 基本达到同一水平, 但没有优于0 .1nm 的产品。国内产品的光度准确性大多以透过率表示, 水平比较接近, 均在0 .3 ~ 0 .5 %T 之间。在10 %T 处,也就是吸光度为1A 处, 将光度准确性以吸光度表示,则数值为0 .013 ~ 0 .021A 。与国外产品有比较明显的差距。国内产品的光度重复性基本在0 .1 ~ 0 .3 %T范围, 同样在吸光度1A 处换算, 数值为0.004 ~ 0 .013A ,也存在距离。比较国外与国内产品的杂散光的典型值, 两者几乎相差了一个数量级。但是已有一些较新研发的产品, 可以达到国外产品的普遍水准。例如北京瑞利分析仪器公司的UV2100(0 .05T %)、北京普析通用仪器有限责任公司的TU-1901(0 .02T %)、上海分析仪器总厂761crt(0 .03T %)。基线稳定性方面, 国产分光光度计与国外产品基本持平。但是, 有些国内产品给出此项指标时, 标明的测试时间仅为30 或15分钟。从这些基本指标的比较来看, 国产紫外可见分光光度计的准确性和可靠性仍然是有待提高的。另一方面, 在仪器的控制、操作, 数据的显示、处理、分析

上, 国内产品表现出迅速向国外产品靠拢的趋势。以功能更强的内置微机或外接PC 取代单片机, 利用外接PC 的显示器或采用大面积LCD 代替简单的LED数字显示, 提升软件水平。在此基础上, 分光光度计可具有开机自检、波长自动校正、基线自动记忆等功能;配备有更友好界面的操作软件, 能够以文件形式存取光谱, 显示光谱曲线, 可对图形作扩展、压缩、求导、平滑、寻峰等处理;可完成单波长或多波长的定量、动力学等分析。在6 个国内厂家的产品中都已出现了此类分光光度计。目前, 我国的紫外可见分光光度计至少在以下三个方面存在比较明显的滞后。一是高档的科学分析型产品。能够满足精密的科学研究和分析的很少, 采用双单色器, 具有突出性能的国产分光光度计基本是空白。二是阵列探测器的应用。

我国的产品仍以扫描光栅型为主, 采用阵列探测器的固定光栅型分光光度计虽然已经起步[ 21 ~ 22] , 但进入市场的仍然罕见。三是光纤的使用。市场上以光纤探头取代传统样品室的设计, 或可选择外接光纤附件的国产紫外可见分光光度计十分缺乏。

4  结 论

紫外可见分光光度计虽然是一类有着很长历史的分析仪器, 但每一次吸收了新的技术成果都使它焕发出新的活力。扫描光栅型分光光度计依托成熟的设计制造工艺, 并结合计算机控制等新的技术成果,仍有很强的生命力。在很多方面, 扫描型产品仍代表了最高的技术水平。阵列式探测器的产生直接促成了固定光栅分光光度计的设计, 使得它在测量地更快、更稳定、适应性更强的方向迈出了一大步。并且,从今后的发展来看, 仪器的小型化、在线化, 测量的现场化、实时化将是一大方向。要使分光光度计走出实验室, 成为一种应用更广, 更为普及的测量分析设备,阵列式探测器以及其它的固态式设计可发挥重要的作用。光纤也将是其中的一项重要技术, 它已使得紫外可见分光光度计的使用变得更方便, 同时也使分光光度计的配置变得更灵活。光纤结合模块化设计, 可能使得分光光度计可以突破完全固定、静态的组成,而变成可以自由搭配, 自助式构建的仪器。光纤同时

也是实现在线测量的重要手段。计算机技术的影响将更为增进。分光光度计的自动化、智能化是一个方面。另一方面, 软件已经在一定程度上使实在的仪器接近了虚拟的程序, 网络和信息技术的结合可能带来进一步的影响。除了传统的空间色散的分光方式, 声光调制滤波和傅立叶变换光谱也以其各自的特点表现出了在紫外可见波段的应用潜力。


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