分析儀器介紹
更新時間:2007-12-21 點擊次數(shù):2350
分析儀器是用來測定物質(zhì)的組成、結構和某些物理特性的儀器。物質(zhì)分析包括定性分析、定量分析、結構分析和某些物理特性的分析。
不同物質(zhì)在各種物理和化學性質(zhì)上都存在質(zhì)的和量的差異,顏色、氣味、導熱系數(shù)、吸收光能的波長和磁性的不同等,分析儀器正是利用這些特點來完成定性分析和結構分析的。
不過,大多數(shù)物質(zhì)在各種物理和化學特性上往往沒有質(zhì)的不同,只有量的差異,而且這種差異往往并不十分顯著。因此,利用分析儀器來進行定性分析,首先必須充分地認識待分析物質(zhì),以及與其共存的其他物質(zhì)的各種物理和化學特性,以它們質(zhì)的不同或量的顯著差異,作為選用或制造分析儀器的依據(jù)。
用分析儀器進行定量分析,是以物質(zhì)存在量與轉(zhuǎn)換成的某種物理量(如電量、熱量等)之間具有一定的函數(shù)關系為依據(jù)的。例如紅外分光光度計是根據(jù)待測物吸收特定波長的輻射能的不同,將所吸收的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能,或進一步轉(zhuǎn)換成電量,通過對電量的測量就可以確定待測物質(zhì)的存在量。
分析儀器的應用領域十分廣泛,有的用于生產(chǎn)過程分析,有的用于環(huán)境監(jiān)測,還有許多用于各個學科和企業(yè)部門的實驗室。為了適應不同的需要,分析儀器的結構比較龐雜?,F(xiàn)代許多分析儀器已配有微處理器或微型計算機,其功能更為完備,尤其是儀器本身的自動化程度大為提高。
分析儀器一般由取樣系統(tǒng)、樣品調(diào)節(jié)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、信號處理和顯示系統(tǒng)、條件補償系統(tǒng)、電源等幾部分組成。
取樣系統(tǒng)的任務是將一定量的、能真實代表待分析對象的樣品取出,并送入各個測量環(huán)節(jié)。取樣系統(tǒng)可包括:能耐各種介質(zhì)腐蝕、高溫、高壓、低溫和低壓等各種條件的取樣管、取樣器;抽吸或增壓、減壓裝置;以及除去有害或?qū)Ψ治鲇懈蓴_的雜質(zhì)的一系列過濾器和反應器等。
樣品調(diào)節(jié)系統(tǒng)對取得的樣品流進行適當?shù)奶幚?,使其壓力、溫度和流量等參?shù)符合分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的要求。因此,它可能包括壓力、溫度和流量等參數(shù)的比較簡易的調(diào)節(jié)裝置。
在大型分析儀器或各種譜儀中,為了實現(xiàn)多組分分析或樣品的全分析,往往都采取先分離后檢測的辦法,即利用物理或化學主法分離,分析樣品中的各種組分。例如,色譜儀中的色譜柱、質(zhì)譜儀中的質(zhì)量分析器等就是zui典型的分離系統(tǒng)。
檢測系統(tǒng)是分析儀器的核心,它將各種成分量、結構量和物性量轉(zhuǎn)換成易于測量的各種電量(如電阻、電容、電流、電壓和頻率等)。在分析儀器中,上述各種量往往不能直接轉(zhuǎn)換成易于測量的電量,一般須經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換,如先轉(zhuǎn)換成溫度、壓力或光通量等,而后再轉(zhuǎn)換為電量。由成分量或結構量的變化所引起的轉(zhuǎn)換量的變化十分微小,如轉(zhuǎn)換為溫度時可低達十萬分之一攝氏度的變化量,并定量。因此,分析儀器的檢測器結構往往比較復雜,對工藝、材料的要求也較高。
信號處理和顯示系統(tǒng)的任務是將檢測器的輸出信號加以處理、顯示。分析儀器往往對被測對象的介質(zhì)條件和環(huán)境條件,如環(huán)境氣氛、溫度、壓力和電源參數(shù)等十分敏感。為了保證度,對這些條件都有較高的要求。為了降低這些要求,在儀器內(nèi)部往往設計有對各種條件波動進行補償?shù)难b置,以消除或降低條件波動對測量造成的影響。
分析儀器廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控、環(huán)境保護、生物化學和醫(yī)療、空間探索和軍事等各個領域,是現(xiàn)代科學研究中一種重要的技術手段。
分析儀器主要有兩種分類方法:根據(jù)所應用的物理和化學原理分類,可以分為電化學式、熱學式等十類;根據(jù)所施加的能量形式分類,有光能式熱能式和電磁場式等