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紫外可見分光光度計(jì)的設(shè)計(jì)靈感
更新時(shí)間:2018-08-24 點(diǎn)擊次數(shù):2251

,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(jī)多用的儀器(主要用于高壓液相色譜儀),其靈感就來自中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)所汪猷教授當(dāng)時(shí)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(shí),使用高壓液相色譜儀器(HPLC)做分析檢測(cè)手段;因?yàn)槲宸N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(cè)器和一只熒光檢測(cè)器串聯(lián)來檢測(cè)。但是,這兩種檢測(cè)器串聯(lián)后,容易產(chǎn)生峰擴(kuò)散,降低靈敏度。。所以,當(dāng)時(shí)汪猷教授提出希望筆者研制一種既能檢測(cè)紫外吸收,又能同時(shí)檢測(cè)熒光發(fā)射的儀器,但是峰形不要因?yàn)閮煞N檢測(cè)器串聯(lián)而擴(kuò)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(cè)器儀器;該儀器得到的發(fā)明獎(jiǎng)。所以,要設(shè)計(jì)出好的分析儀器,設(shè)計(jì)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(yàn)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(jì)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?yàn)?,他們?cè)诰€,.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(jì)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(jìn)口光譜儀器(紫外可見分光光度計(jì)、紅外分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì))、進(jìn)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(jìn)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(shí)踐,使筆者積累了維修工作經(jīng)驗(yàn)、了解了使用者的要求,看到了很多儀器設(shè)計(jì)不合理的地方。所以筆者認(rèn)為:如果有條件,設(shè)計(jì)人員適當(dāng)參加一些有關(guān)儀器的維修工作,這對(duì)設(shè)計(jì)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(shí)踐,把儀器學(xué)理論與研發(fā)儀器的實(shí)踐緊密結(jié)合;同時(shí),應(yīng)尊重懂儀器學(xué)的專家;許多科技工作者設(shè)計(jì)儀器時(shí),并沒有把儀器學(xué)放在*考慮,所以他們?cè)O(shè)計(jì)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(duì)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(jì),不能從儀器學(xué)的理論上去計(jì)算、分析,而是盲目地規(guī)定一個(gè)性能技術(shù)指標(biāo)。結(jié)果儀器使用時(shí)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(jì)的設(shè)計(jì)者,對(duì)五大通用核心部件不能根據(jù)儀器學(xué)理論認(rèn)真地進(jìn)行分析,不能科學(xué)地分配誤差。如,有些設(shè)計(jì)者忽視對(duì)紫外可見近紅外分光光度計(jì)電源的主要技術(shù)指標(biāo)的設(shè)計(jì)、測(cè)試;他們不知道氘燈的恒流電源的不穩(wěn)定,對(duì)分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生多大的影響,不知道鎢燈的恒壓電源的不穩(wěn)定,對(duì)分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生多大的影響。所以,他們不注重對(duì)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(cè)試,也不注重對(duì)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(cè)試,結(jié)果設(shè)計(jì)、制造出的儀器分析誤差很大,而且不穩(wěn)定。同樣,對(duì)光電系統(tǒng)(如光電倍增管及其電源)設(shè)計(jì)時(shí),也往往對(duì)性能技術(shù)指標(biāo)的分析、測(cè)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(jì)的設(shè)計(jì)中,一般把儀器的各個(gè)部件既看成一個(gè)單獨(dú)的部分,又把儀器的各個(gè)部件看成相關(guān)的部分,并對(duì)其各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)提出明確的要求。例如,對(duì)電光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)從整機(jī)對(duì)電光系統(tǒng)發(fā)出的能量的總要求出發(fā),同時(shí)考慮電光系統(tǒng)對(duì)后面部件的影響(又可說后面部件對(duì)電光系統(tǒng)的要求)。首先應(yīng)搞清楚對(duì)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(jìn)行燈泡選型、變壓器設(shè)計(jì)(變壓器設(shè)計(jì)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(jì)。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),首先要考慮儀器整概要求它的輸出能量(信號(hào))大小(它要求電光系統(tǒng)輸出的能量或信號(hào)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?。R?yàn)楣鈱W(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(jì)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(jì)算。

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