紫外可见分光光度计的发展与现状

　　1　引　言

　　紫外可见分光光度计是一类很重要的分析仪器,无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域,还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理部门,紫外可见分光光度计督有广泛而重要的应用。紫外可见分光光度计有着较长的历史,其主要理论框架早已建立,制作技术相对成熟。但构成紫外可见分光光度计的光、机、电、算等任何一方面的新技术都可能再推动紫外可见分光光度计整体性能的进步。在追求准确、快速、可靠的同时,小型化、智能化、在线化、网络化成为了现代紫外可见分光光度计新的增长点[1~2]。紫外可见分光光度计作为一项产业,用户的需求是其发展的根本动力,面向客户、以人为本是设计和制造紫外可见分光光度计应该遵循的法则。

　　本文通过对国内外37个厂家的152种不同型号紫外可见分光光度计有关技术和性能资料的整理和分析,综述了紫外可见分光光度计各模块单元的技术及整体性能的现状和发展趋势。重点对目前市场上的两类主流产品:扫描光栅式分光光度计和固定光栅式分光光度计进行了比较和分析,概述了紫外可见分光光度计的研究动态和最新研究成果。对于光谱分析仪器设计制造企业和研究院所,尤其对广大仪器用户深入了解和选购紫外可见分光光度计具有参考值。

　　2　紫外可见分光光度计的发展

　　分光光度法在分析领域中的应用已经有数十年的历史,至今仍是应用最广泛的分析方法之一。随着分光元器件及分光技术、检测器件与检测技术、大规模集成制造技术等的发展,以及单片机、微处理器、计算机和DSP技术的广泛应用,分光光度计的性能指标不断提高,并向自动化、智能化、高速化和小型化等方向发展。

　　在分光元器件方面,经历了棱镜、机刻光栅和全息光栅的过程,商品化的全息闪耀光栅已迅速取代一般刻划光栅。在仪器控制方面,随着单片机、微处理器的出现以及软硬件技术的结合,从早期的人工控制进步到了自动控制。在显示、记录与绘图方面,早期采用表头(电位计)指示、绘图仪绘图,后来用数字电压表数字显示,如今更多地采用液晶屏幕或计算机屏幕显示。在检测器方面,早期使用光电池、光电管,后来更普遍地使用光电倍增管甚至光电二极管阵列。阵列型检测器和凹面光栅的联合应用,使仪器的测量速度发生了质的飞跃,且性能更加稳定可靠,受到仪器用户的青睐,最具有代表性的当数安捷伦的HP8452/8453[3]。在仪器构型方面,从单光束发展为双光束,现在几乎所有高级分光光度计都是双光束的,有些高精度的仪器采用双单色器,使得仪器在分辨率和杂散光等方面的性能大大提高,如Varian (瓦里安)的Cary1/3/400。随着集成电路技术和光纤技术的发展,联合采用小型凹面全息光栅和阵列探测器以及USB接口等新技术,已经出现了一些携带方便、用途广泛的小型化甚至是掌上型的紫外可见分光光度计,如OceanOptics(海洋光学)的S系列、USB2000及PC2000[4]。而光电子技术和MEMS技术的发展,使得有可能将分光元件和探测器集成在一块基片上,制作微型分光光度计[5~7]。我国重庆大学在微型多通道光谱仪方面开展了卓有成效的研究工作[8~10],承担的国家自然科学基金项目“微型多道光谱分析系统集成化技术研究”已经通过了技术鉴定。随着发光二极管(LED)光源技术及产业的日益成熟,以LED为光源的小型便携又低廉的分光光度计已成为研究开发的热点[11]。除了空间色散的分光方式,也有人对声光调制滤光[12~14]和傅立叶变换光谱[15]在紫外可见区的应用进行了研究。