MUVS97-1多功能紫外分光检测仪的研制

　　1　引　言

　　目前国际上各类新型的生命科学仪器正在不断地、大量地涌现,且正在向多功能、智能化、小型化方向发展。近几年来,UVS、HPLC、FIA和NPA等都已成为生命科学领域的主要分析仪器;美国的Hood教授等著名生命科学家把这些仪器称之为生命科学仪器的主干产品。本仪器具有小型紫外分光光度计、HPLC紫外分光检测器、FIA紫外分光检测器和NPA等4种功能。并且其各项功能的主要技术指标都达到了目前国内外同类专用仪器的先进水平。是一种典型的一机多用的仪器,具有很高的功能价格比。目前尚未见国内外报导过此类仪器。国内只有上分总厂、上光厂、北分厂、中科院大连化物所等单位开展过相关的研究和小批量生产。但都是专用机,而且都是用手工操作。所以本课题在这一领域为国内领先。

　　2　原理和整机结构框图

　　MUVS97-1多功能仪器是根据比耳定律的原理设计的。其整机的功能结构框图如图1所示。

　　3　光学系统

　　单色仪是MUVS97-1的主要光学系统。它是一种能够从多种波长组成的光源中分离出单一波长单色光的部件。本仪器所选用的单色仪的主要技术指标如下:波长范围:195～850nm;波长精度:优于±0.5nm;重现性:优于0.3nm;光谱带宽:8nm;杂散光:≤0.01。

　　4　电子学系统

　　4.1　氘灯恒流源

　　M.Wenstead指出,光谱仪器的不稳定,90%以上是由于是源的不稳定所导致。但这个问题往往被大多数设计者和使用者所忽视。笔者认为,要保证UV/VISS的稳定性,必须重视光源电源变化对光幅射通量或发光强度的影响。我们特别重视对氘灯电源的稳定性的控制,并在电路上采取了一系列的措施。我们采用了本课题组研制的1991年获上海市科技进步奖的氘灯恒流源,它的恒流精度S1达到5.0×10-5以上,是一种高稳定度的、理想的氘灯恒流电源。对整机的性能起到了可靠的保证作用。

　　4.2　前置放大器和程控放大器

　　为了提高稳定性,并降低噪声和漂移,我们采用了高精度、低漂移、斩波自稳零的7650运算放大器作为前置放大器。其本身的漂移及失调电压均很小,共模抑制比却很高。前置放大器的基本原理如图2所示。

　　在将光信号转换成电信号过程中,本课题还需解决的是程控放大的问题,就是要针对不同的强度的微光信号,由单片机控制产生不同的放大倍数,把得到的电信号放大成A/D芯片的近满度值,从而充分利用A/D芯片的位数提高运算精度。

　　本课题的程控放大器是关键技术之一,它既要稳定可靠,又要保证整机精度。为了使仪器满足药典规定的要求,即测量精度在1%以内,同时考虑到零点和漂移的扣除,所以在芯片的选用、采样值的选择、放大倍数的确定等各个方面都下了一番苦功夫。因篇幅所限,此不赘述。