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  • 發布時間:2020-07-14 11:44 原文鏈接: 科學儀器學科與技術進展的研究報告(三)

    6.色譜儀器和色譜技術的發展趨勢

      色譜儀器向小型化、自動化、聯用、多維化發展。

    (二)光譜儀

      1.原子吸收

      德國耶拿公司推出了全球第一臺商品化的contrAA型連續光源火焰原子吸收光譜儀,采用了一個連續光源(高聚焦短弧氙燈)取代了傳統的空心陰極燈,輻射出從紫外線到近紅外的強烈連續光譜(190~900 nm),采用了高分辨率的中階梯光柵,經色散后所得譜線寬度可達pm級。在檢測器方面,該型儀器采用了CCD線陣檢測器以增加量子效率。從可獲得的分析信息量的角度而言,該款儀器已和ICP光譜儀相近。

      2.原子熒光

      這是極具中國特色的分析儀器,隨著元素形態分析領域的興起,色譜與原子熒光聯用技術也隨之發展起來。清華大學與北京吉天聯合研發的SA-10砷形態分析儀是一種基于氫化物發生—原子熒光技術的元素形態分析儀器,利用液相色譜進行分離,用氫化物發生—原子熒光對液相色譜流出物定量,檢測元素的不同形態,能夠更有效地評價樣品中元素的生物危害性,能夠有效地檢測As、Hg、Se等元素的多種形態,可在食品、衛生、藥物、飼料、農業等領域的檢測中應用。我國還有多個企業生產原子熒光光譜和元素形態分析儀。

      3. MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)光譜技術

      采用微型制造技術,將機械部件,傳感器,執行機構和電子系統利用顯微加工技術,集成到一個普通的基材(硅、鋁或其他)上。MEMS可以改進現有所有產品領域,并賦予產品新的特質和性能,出現新一代的過程光譜分析儀。

      4.紅外光譜

      紅外光譜是最常用的結構分析和組成分析工具,近兩年來紅外光譜技術三個方面有明顯進展:(1)紅外化學成像(紅外和近紅外);(2)紅外光譜數據處理;(3)編碼調制紅外光譜。

      (1)紅外化學成像

      化學成像是一種同時提供空間的、化學的、結構的和功能的信息,是一組三維的數據塊,化學圖像數據為海量數據,使用化學計量學方法進行處理。

      近兩年的進展主要表現在共焦平面紅外陣列檢測器與FT-IR光譜儀器的耦合研究方面,目前發展方向傾向于使用線陣檢測器,可避免面陣中壞象素的影響,值得關注的是如SPECTRALDIMENSIONS公司研制開發的專用和在線化學成像分析儀,用于制藥,高分子,食品,法醫,反恐等領域。

      (2)紅外光譜數據處理技術

      多維紅外光譜數據的處理在近兩年內得到了特別的關注。研究最多的是二維光譜。

      (3)編碼光度紅外光譜測定法

      這是一種新技術,一個編碼轉盤部件產生干涉圖,經過傅立葉變換得到紅外光譜圖,可以用于檢測化學反應動力學和產物的信息,非常適合在線檢測,適用于散射光譜,透射光譜和吸收光譜技術的應用。它具有速度快和抗環境干擾能力強,體積小,結構緊湊,更簡單,成本低等的優點。美國ASPECTRICS 公司擁有這項新技術,目前產品已經投放市場。2006年度獲得《研究與開發雜志》頒發的百名市場影響力最強新技術產品獎。

      5.近紅外光譜

      當前,近紅外分析已廣泛應用于農業、食品、醫藥、石油、化工等領域,近紅外儀器已經形成獨立的產業,國際上近紅外技術市場主要被美國熱電尼高力公司、丹麥FOSS公司、德國布魯克公司、瑞典Perten公司等分析儀器企業占據。我國的近紅外技術產業經過20余年的發展也具有了一定的規模,北京英賢公司和上海棱光公司是其中的代表。

      目前國際上主要從事近紅外儀器研發、生產的公司也在把主要精力投向模型和方法的研究與開發上,因此共享模型和方法標準的研究將是近紅外技術今后幾年發展的主要方向。可喜的是,我國的部分科研院所,如石化院、中國農大、湖南大學,中南大學,第二軍醫大學等目前已在化學計量學方面進行了非常出色的工作。目前我國近紅外光譜技術正處頂盛時期的前夜,有許多方面走向世界前列。

      華東理工大學的杜一平教授獲2006年BUCHI近紅外光譜學國際獎,該獎項是瑞士BUCHI公司為表彰本年度近紅外光譜學領域的突出貢獻而設立的,獲獎原因是提出和應用化學計量學算法region orthogonal signal correction(ROSC),解決了近紅外光譜中共存組分的光譜干擾問題。

     

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