紫外可见光谱仪器的小型化发展及关键技术

　　1 引 言

　　光谱仪器是根据物质的特征光谱对物质进行定性和定量分析的仪器。光谱仪器首先应用在化学分析中,然后逐步广泛地应用到社会生活的各个方面,如工 业控制、环保、冶金、结构分析、化学和生化反应过程检测、大工业和科技农业质量控制和安全保障、环境和生态检测等。从光谱仪器的最初模型(1666年牛顿 第一次实现光色散的实验装置)至今,紫外可见光谱分析仪器经过将近400 年的发展已经非常成熟,我们可以将其发展划分为传统紫外可见光谱仪器(20 世纪60 年代以前)和现代紫外可见光谱仪器(20世纪60年代以后)两个阶段。传统紫外可见光谱仪器采用波长扫描机构实现波长的扫描,采用光电倍增管作为光电接收 器件,一次只能接收一个波长的单色光; 仪器有入射狭缝和出射狭缝,样品池位于单色光的光路上。由于需要波长扫描,步进电机一次转动只能进行一个波长的测量,因此完成整个光谱范围的测量时间较 长,一般要在数十秒左右[1]。

　　由于以上的技术特点,传统紫外可见光谱仪器只适合在实验室内部应用,不适合到现场(生产线、试验场和自然环境)去工作,这使得紫外可见光谱仪器 未能在诸如石油化工、高分子、药物、食品、化妆品、半导体等生产部门的生产现场发挥作用，因此传统紫外可见光谱仪器必须发生变革。总结以上的经验, 新的时代、新的需求促使光谱仪器应该具有以下几个特点：

　　(1) 仪器小型化

　　由于现场在空间形式上的多样性，生产工艺条件的多变性，因此将传统的体积庞大的仪器从实验室简单搬到现场是不能解决问题的，这就要求设计出体积小型化、便携式的适合现场应用的光谱仪器。

　　(2) 仪器集成化、固态化

　　为适应生产现场和野外环境条件，仪器必须集成化、固态化，没有活动部件，可以忍受强震、高温、高压、强磁场干扰、风雨交加等恶劣条件。

　　(3) 测量速度快

　　能够对现场的试样作在线检测，可以为控制现场提供实时的检测参数。

　　2 现代紫外可见光谱仪器小型化发展必要的技术和物质条件

　　满足新时代要求的紫外可见光谱仪器能否实现?答案是肯定的。随着 20 世纪 60 年代以后世界科技的突破性发展，尤其在半导体、计算机硬件软件和产品的普及化、激光、光纤、固态检测器等技术的发展从技术上和物质上为新颖的紫外可见光谱 仪器的发展提供了有利条件。因此20 世纪后半期，紫外可见光谱仪器的发展在新的需求和条件刺激下，获得以前未曾见到的突破性发展。大致体现在以下几个方面：