盤點(1):紫外可見分光光度計儀器技術新進展

　　世界上第一臺成熟的商品紫外可見分光光度計儀器，是由美國的Beckman公司，於1945年推出的(不是指粗糙的實驗樣機而是指成熟的商品儀器)。當時的儀器很簡單、完全手動。隨著科學技術的發展，紫外可見分光光度計儀器得到了飛速發展。目前，它已成為光學、機械學、電子學、計算機四為一體的、技術密集的、高科技產品。尤其是自動化程度，已發展到了令人賞心悅目的地步。特別是計算機和計算機軟體更是千變萬化，日新月異。目前，國際上許多高檔紫外可見分光光度計，一開機儀器就進行全方位的自檢;如果自檢時發現何處有故障，則直接會顯示在儀器的CRT上，一目了然的告訴使用者。在如何排除故障方面，使用者也能通過計算機查尋，計算機也能告訴使用者如何解決故障。在使用者碰到問題時，也可在儀器的計算機軟體中找到答案。總之，紫外可見分光光度計的發展非常快。

　　1、新型的紫外可見分光光度計不斷湧現

　　近年來，國內外的紫外可見分光光度計儀器生產廠商不斷推出新的儀器；國外：美國的PerkinElmer公司、Varian（現在的Agilent）公司、澳大利亞的GBC公司、日本島津公司、日立公司等都是如此。國內：中國的北京普析通用公司、北京瑞利公司(原北京第二光學儀器廠)、上海儀電公司(原上海分析儀器總廠或上海精科公司)、上海光譜公司、上海稜光公司、上海天美科學儀器有限公司、尤尼柯(上海)儀器有限公司、浙江福立公司等等，近幾年都不斷推出新的紫外可見分光光度計;從95年起，我國開始出現新的、高質量的紫外可見分光光度計儀器；當時的代表產品是TU-1221紫外可見分光光度計(雙光束，雜散光0.05%,光度噪聲±0.0004Abs)。1997年推出更高檔的紫外可見分光光度計，其代表產品是TU-1901紫外可見分光光度計(雙光束, 雜散光0.01%,光度噪聲±0.0004Abs)。2002年，我國北京瑞利公司又推出UV-2100紫外可見分光光度計(雙光束, 雜散光0.05%,)等等。

　　目前國內外推出的最主要的、最新的紫外可見分光光度計儀器及其主要特點：

　　1) 英國Unican公司推出了UV550雙光束紫外可見分光光度計;該儀器的主要特點是：雜散光小，光度噪聲小，光學元件鍍SIO2保護膜，單色器經過三次密封，防潮、防灰塵較好。

　　2) 中國北京普析通用公司批量推出TU-1950系列紫外可見分光光度計;該儀器的最大特點是：儀器為雙光束類型、光譜帶寬連續可調、雜散光小、光度噪聲小，功能價格比高;它可以用來作食品、藥物、農殘(有機磷類、硝酸鹽類農殘)檢測，又可作為一般的紫外可見分光光度計使用;它是國外同類同檔次紫外可見分光光度計產品的質量，但只相當國外同類低檔次產品的價格。它是一種深受國內外廣大用戶歡迎的、國內外同類同檔次儀器的佼佼者!

　　3) 中國上海儀電公司(原精科公司)推出了L5S和L6S紫外可見分光光度計;主要特點：L5S的雜散光達到0.03%T;L6S的雜散光達到0.08%T、其光譜帶寬從0.08nm-5nm連續可調。

　　4) 中國上海光譜公司推出了SP-1900系列雙光束紫外可見分光光度計，最大特點是：採用空間分隔雙光束、非對稱垂直式測量光路技術(專利技術)。該儀器性價比很高。

　　5) 中國北京瑞利公司推出了2200紫外可見分光光度計;產品主要特點：該儀器的雜散光達到到十萬分之一。採用了稜鏡消雜散光的專利技術;採用凸輪換燈尋峰機構尋找光源能量最穩定的位置從而減低整機漂移和噪聲;光譜帶寬由0.1nm到5nm分6檔可變，具有最小0.1nm光譜解析度。

　　6) 澳大利亞的GBC公司推出Citra40系列紫外可見分光光度計;該儀器的特點：雜散光為2′10-6，光度噪聲為0.00003A(RMS)，基線平直度為0.001Abs(噪聲和基線平直度表示不夠規範)。

　　7) 美國PerkinElmer公司推出新型的Lambda900、Lambd950系列產品;主要特點：雜散光為8′10-7，光度噪聲為±0.0002Abs (峰-峰值表示法)，基線平直度為0.0008Abs。它是目前國際上最高級的紫外可見分光光度計之一。有優異的光學性能、靈活的附件和獨特的樣品室設計，大大提高了分析效率，縮短了分析複雜樣品所需的時間。

　　8) 美國PerkinElmer公司推出了普及型的Lambda25,35,45系列產品，主要特點：雜散光和光度噪聲都比較小。性價比較高，適於常規分析測試。

　　9) 日本島津推出UV-2600、UV-2700紫外可見分光光度計;雜散光達到5×10-7;噪聲達到其噪聲達到±0.00005(RMS、英文樣本);基線平直度±0.0004(200—860nm;英文版樣本)

　　10)Varian（現在的Agilent）公司推出最新的紫外-可見-近紅外分光光度計Cary4000/5000/6000i和DeepUV、Cary4000/5000/6000i。主要特點：採用多種專利技術;Cary公司認為這種最新的儀器，為研究級的紫外-可見-近紅外分光光度計性能確立了新標準；其中，Cary6000i和DeepUV是世界首創；Cary6000i在近紅外區採用InGaAs固體檢測器，比國際上傳統貫用的PbS檢測器的靈敏度高10倍；DeepUV可檢測到低至157nm的譜線。這兩種紫外可見分光光度計，都是目前世界上最新、最高級的紫外可見分光光度計。

　　11)2013年，中國北京普析通用公司推了出了高端的T10紫外可見分光光度計; T10的主要性能技術指標為：光度噪聲達到±0.0001Abs;基線平直度達到±0.0003Abs;雜散光達到4×10-7(為國際領先水平)。

　　2、豐富、多彩、適用的附件令人眼花繚亂

　　目前，國際上的紫外可見分光光度計附件的發展，已成為紫外可見分光光度計發展的主要內容之一;許多儀器，附件很多，而且一年一個樣。從而大大促進了紫外可見分光光度計的大發展。如PerkinElmer公司的Lambda系列、Varian公司的Cary系列、島津公司的UV-2600/2700;北京普析通用公司的TU-19系列、T10等紫外可見分光光度計，都帶有多種附件;如：積分球、蠕動泵進樣、長樣品池架、試管架、鏡面反射附件、微量樣品池架、帕爾貼恆溫附件、短光程樣品池架、長樣品池架、恆溫池架、超微量樣品池架、固體樣品池架、浸入式光纖探測裝置、反射式光纖探測裝置、品種繁多的微量池等。真可謂應有盡有。就連北京普析通用的Pors-15可攜式快速紫外可見光譜儀，也帶有10種之多的附件。

　　紫外可見分光光度計多一種附件就多一種功能、多一種適應性。縱觀當今世界上的紫外可見分光光度計附件的發展，實在是令人眼花繚亂。這些附件大大方便了用戶，是廣大紫外可見分光光度計使用者所歡迎的，也是紫外可見分光光度計進展的重要內容之一。目前有些紫外可見分光光度計儀器，帶有60多種附件;例如：日本島津的UV-2700，帶有60多種附件，使用者可以任意挑選，大大方便了各類使用者。

　　3、紫外可見分光光度計正在向小型化(或微型化)、可攜式等方向發展

　　由於環境監測、野外現場分析測試、海洋深水中的分析測試等許多領域需要小型、便於攜帶、分析速度快的紫外可見分光光度計。因此，目前，國際上已有好多製造商正在研究開發適合於各種不同使用對象的小型紫外可見分光光度計。其中比較典型的代表有：

　　1)美國的海洋光學公司(Ocean Optics )：前幾年推出了PC2000型卡式光度計可插入PC機內工作。2001年又推出了USB接口的USB2000微型光度計，重量只有200克，採用2048位元的CCD檢測器，最快積分時間只有3毫秒;後來又推出HR2000型高解析度光纖光度計，將最高解析度提高到了0.035 nm。但美國的海洋公司卡式光度計等只適用於可見光區域使用。美國海洋光學的幾種微型光纖光度計如圖1-1所示:

圖1-1 美國海洋光學的微型光纖光度計

　　2) 美國CID公司(CID Inc.)：該公司專門從事植物研究相關產品開發，對現場應用尤為重視，他們開發的CI700型光纖光度計配合可選附件可用於植物葉片光譜測試等現場研究。如1-2所示。

圖1-2 美國CID公司的CI700光纖光度計

　　3)美國HACH公司(HACH Inc.)是專門生產環境檢測儀器的公司，Odyssey DR/2500及DR/2400分光光度計是Hach公司最重要的產品，它廣泛應用於工業與市政領域，可以對飲用水、工業廢水、鍋爐用水和冷凝水進行實驗室水質分析。該儀器採用了陣列式固體半導體檢測器，內置光源與電源，DR/2400是DR/2500的可攜式改進產品，Hach公司的產品在我國水質分析工作中廣泛應用。DR/2400分光光度計的主要技術指標如下：

　　波長範圍：400～880nm;光譜帶寬：4 nm ± 1 nm;波長準確度：± 1 nm;

　　波長解析度：1.0nm;掃描速度：200 nm/ 分鐘;光學系統：同心光譜系統。

　　美國HACH公司的DR/2400分光光度計如圖1-3所示：

圖1-3 HACH公司的DR/2400光度計

　　4) 美國這些小型化、可攜式光譜儀器的共同特點是：體積小，檢測速度快，配置靈活——可更換不同的光柵，不同的光源，不同的檢測探頭以適用不同的需求。但是本身都不具備圖譜顯示功能，需外接PC操作，不具備內置光源，需通過附件連接外置光源，使現場應用的方便性大打折扣。DR/2400雖然內置光源與電源，但其工作波段只能在可見區，而且沒有光纖探頭測量功能，只能用比色皿及比色管進行測試。

　　5) 我國科技部第十個五年計劃的科學儀器攻關項目中，提出了研發微型光譜儀的任務;北京普析通用公司承擔了該任務，並研發成功Poes15可攜式快速光譜儀。該儀器借鑑了國外有關產品的優點，同時根據用戶的實際需求，研發了具有自己特點的新一代可攜式光纖光譜儀;該儀器具有體積小、重量輕、功能全等特點。在國際上具有很大的競爭優勢。北京普析通用公司開發的Poes15可攜式快速光譜儀的主要特點如下：

　　(1)獨立操作它具備電源、光源、分光、光電轉換及數據處理顯示輸出的全部功能，能夠獨立操作，是真正的可攜式光譜儀。(2)配置齊全：可攜式全譜儀除主機外配置了10幾種附件，方便組成各種測量系統，大大擴展了儀器的應用範圍。(3)功能齊全：主機具有光譜掃描、光度測量、定量測定、時間掃描、峰值檢出等功能。(4)使用方便靈活：微電腦控制、LCD顯示、觸控螢幕人機對話、能存儲100條光譜圖數據，滿足野外作業要求。(5)SMA905光纖接口，可連接多種附件。RS232接口可與PC通訊。主機電池供電可8小時，能滿足全天工作需求。(同時可用外電源供電)。快速測量，全波段掃描僅0.01s。Poes-15可攜式快速紫外可見光譜儀的外形如圖1-4所示。

圖1-4 Pors-15可攜式快速紫外可見光譜儀

　　(6) 中國普析通用公司推出了新型的T6紫外可見分光光度計，主要特點：SL非常小，達到0.05%T (220nm;NaI)；優於全世界所有的同類同檔次的紫外可見分光光度計；自動化程度很高：自動波長定位、自動波長校正、自動多聯池移動、自動光源切換；國內首創步進電機細分技術：電機直接驅動光柵和光源鏡，但波長準確度達到±1nm；波長重複性0.2nm；工業化設計，全部模具加工，裝拆儀器不用螺絲刀，直接用手擰即可；掃描速度可達7000nm/min；平臺式設計；可以與PC機聯機。支持微型、噴墨、雷射等印表機。這種新型紫外可見分光光度計，有極高的性能價格比。

　　(7)幾種可攜式光譜儀比較(表1-1)

型號	PORS15	USB2000	HR2000	PC2000	CI700
廠家	中國 北京通用普析	美國海洋 光學	美國海洋 光學	美國海洋 光學	美國CID
單色器	凹面平場	平面	平面	平面	平面
光源	內置	外置	外置	外置	外置
數據處理	內置	PC機	PC機	PC機	PC機
顯示	內置LCD	PC機	PC機	PC機	PC機
光纖接口	SM905	SM905	SM905	SM905	SM905
檢測器	NMOS	CCD	CCD	CCD	CCD
特點	全集成	USB接口	高解析度	卡式	葉片測試

　　①表1-1列出了國內外幾種可攜式光譜儀的比較。其中北京普析通用公司採用凹面平場光柵及內置光源等，體現了全集成的特點。優於平面光柵和普通氘燈(體積大，功率一般在30W左右;體積和功耗原因不能作為內置光源使用)。

　　②我國近幾年先後推出很多小型或超小型的紫外可見分光光度計，但在體積、功能、分析速度、附件等方面還有不少缺點。Pors-15快速可攜式紫外可見光譜儀，很好的解決了這些缺點;它可廣泛的應用於環境科學、食品科學、生命科學、農業科學等領域的快速檢測，具有極其廣泛的應用前景。特別是北京普析通用公司圍繞Pors-15可攜式快速紫外可見光譜儀，成功的開發出了適合中國國情的水質4參數(COD、氨氮、六價鉻、氰化物)專用檢測方法和專用試劑，並在我國的有些地方得到成功的應用(見表1-2、表1-3)。

表1-2 環境中的水質檢測

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

表1-3 白酒中甲醇的檢測

　　表1-3所列的測定結果表明：這批北京紅星二鍋頭酒中甲醇濃度為0.0441mg/mL，即4.41mg/100mL。國標規定飲用酒中甲醇濃度限量為低於0.04g/100mL(即40mg/100mL)，因此，這批北京紅星二鍋頭酒的甲醇含量合格。

　　此外，Pors-15快速可攜式紫外可見光譜儀，在疾控系統的消毒類、毒理類、食品類、化妝品類、公共場所類、免疫預防類、飲水涉水類、病媒防治類等領域的應用，也已引起我國廣大科技工作者的高度重視。

　　③美國海洋光學公司的可攜式光譜儀器(可見光區使用)和哈希公司的可攜式光譜儀器也有許多優點，也有廣泛的應用前景。

　　4、紫外可見分光光度計正在向多功能方向發展

　　一機多用也是廣大使用者關注的問題之一；紫外可見分光光度計的功能增多或一機多用，是目前國際上紫外可見分光光度計發展的又一個動向。島津的UV-1240紫外可見分光光度計具有多種功能，既可作常規紫外可見分光光度計使用，又可作水質、生物酶分析的專用儀器使用，做到了一機多用。李昌厚研究組研製的MUV-1型超小型多功能紫外可見分光光度計，既可作常規的小型紫外可見分光光度計使用，又可作核酸蛋白分析儀使用，還可作HPLC紫外分光檢測器和流動注射分析儀的紫外分光檢測器使用。真正實現了一機多用。還有，李昌厚研究組研研製的UV/FL紫外可見分光/螢光光度計(原南京分析儀器廠投產)，也是一種紫外、螢光一機兩用的新型紫外可見分光光度計，它只需8微升試樣，就可得到紫外光譜和總螢光量兩種數據。該儀器已獲得國家發明獎。

（撰稿人：中國科學院上海生物工程研究中心 李昌厚教授）

注:文中觀點不代表本網立場,僅供讀者參考

　　盤點(2)：紫外可見分光光度計儀器技術新進展