分析儀器涉及儀器物理原理、研發(fā)、設(shè)計、制造和裝配等。儀器分析工作者應(yīng)掌握分析儀器的物理、化學(xué)原理、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子線路、計算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理等，這些是儀器保養(yǎng)、正常運(yùn)行并處于最佳工作狀態(tài)、充分發(fā)揮儀器功能的重要條件。但目前分析化學(xué)教學(xué)在這方面比較薄弱，難以適應(yīng)社會需要，是教學(xué)改革需要解決的問題。當(dāng)然實(shí)際工作鍛煉、自學(xué)能力和經(jīng)驗(yàn)積累是彌補(bǔ)這方面缺陷的途徑?；瘜W(xué)家常根據(jù)研究工作需要，實(shí)驗(yàn)室條件，利用各種元器件和商品儀器組件、配件，設(shè)計、組裝各種性能、用途的分析儀器。自組裝儀器一般不僅具有機(jī)動、靈活、實(shí)用、成本低等特點(diǎn)，也是發(fā)展新型分析儀器的重要途徑。國內(nèi)分析儀器研究、發(fā)展水平較低，多數(shù)現(xiàn)代分析儀器目前仍主要靠進(jìn)口，相應(yīng)地教學(xué)、改革對改變這種狀況有積極意義。
一、分析儀器的類型
分析儀器是儀器分析方法的技術(shù)設(shè)備，包括通用分析儀器和專用分析、測量儀器兩大類。通用分析儀器根據(jù)儀器設(shè)計的物理或物理化學(xué)基礎(chǔ)，可進(jìn)一步分為光譜儀、電化學(xué)分析儀、色譜儀、質(zhì)譜儀、核磁共振波譜儀、熱分析儀等；而根據(jù)分析對象亦可分為分子分析儀器、原子分析儀器、分離分析儀器、聯(lián)用分析儀器、試樣預(yù)處理儀器和數(shù)據(jù)處理儀器等。專用性分析儀器主要是指不同應(yīng)用學(xué)科領(lǐng)域測定某些特定對象或項(xiàng)目的分析儀器，如環(huán)境分析儀器中的大氣監(jiān)測儀、水質(zhì)分析儀、噪聲與振動測量儀等；生物醫(yī)李分析儀器中的動態(tài)心電圖儀、超聲診斷儀、血?dú)夥治鰞x、人體磁共振成像儀、酶聯(lián)免疫分析儀等；工業(yè)生產(chǎn)流程自動控制的過程分析儀器等。通用分析儀器是專用分析儀器產(chǎn)生的基礎(chǔ)，大多數(shù)專用分析儀器具有通用分析儀器的共同物理、生物、化學(xué)原理和理論基礎(chǔ)，但根據(jù)應(yīng)用對象不同，其結(jié)構(gòu)、技術(shù)設(shè)計、制造工藝更為復(fù)雜，涉及應(yīng)用學(xué)科大量技術(shù)難題，每種專用儀器都有多種專著論述。本書主要討論各種商品化通用分析儀器，這是分析儀器最核心的組成部分。
二、分析儀器的基本結(jié)構(gòu)單元
分析儀器基于分析物質(zhì)或體系的物理或化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)在外場作用下產(chǎn)生可收集、處理、顯示并能為人們解釋的信號或信息。物質(zhì)的某些性質(zhì)或內(nèi)在結(jié)構(gòu)并非人們能直接觀察到，因此，分析儀器可看成被研究體系與研究者之間的通訊器件?，F(xiàn)代分析儀器品種繁多、型號多變、結(jié)構(gòu)各異、計算機(jī)應(yīng)用和智能化程度等差別很大，但一般都包括如四個基本結(jié)構(gòu)單元或系統(tǒng)，且每個單元都或多或少與計算機(jī)控制有關(guān)。需要指出的是，由于分析儀器結(jié)構(gòu)的多樣性，功能組合不同，信息發(fā)生器和信息處理單元之間有些功能互相交疊。因而，各種儀器分析教材或文獻(xiàn)對分析儀器基本結(jié)構(gòu)單元劃分不完全相同。
1．試樣系統(tǒng)
其功能是分析試樣的引進(jìn)或放置，亦可能包括物理、化學(xué)狀態(tài)改變、成分分離等，以適應(yīng)檢測要求，但試樣性質(zhì)不得改變。一不同儀器類型的試樣系統(tǒng)差別很大，有些與檢測處在同一位置；有些沒有試樣系統(tǒng)，如在線分析儀器。
2..能源
提供與分析物或系統(tǒng)發(fā)生作用的探側(cè)能源一，通常為電磁輻射或場、電能、機(jī)械能或核能等。如光分析儀器的光源,X射線衍射儀的X光管等。
3．信息發(fā)生器
包括檢測器（detector)、轉(zhuǎn)換器（transducer）或傳感器（sensor)，這三者常作為同義術(shù)語，但事實(shí)上它們含義有一定區(qū)別。最普遍的檢測器是一個機(jī)械、電或化學(xué)裝置，外能作用下，基于檢測物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生檢測信息或信號，如電信號（電壓、電流）、發(fā)射電磁波、電磁輻射的衰減、核輻射、電子流、離子流、熱能、壓力、粒子或分子等。檢測器或檢測系統(tǒng)成為整個儀器的接收裝置，指示或記錄物理或化學(xué)量，分析物或系統(tǒng)環(huán)境中存在某．個變量或它的變化，例如，UV檢測器指示或記錄色譜淋洗液中存在UV吸收的組分及濃度變化。
轉(zhuǎn)換器是“個將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號或相反的特殊裝置。一般電信號可直接被處理單元接收，非電信號需通過轉(zhuǎn)換器裝置轉(zhuǎn)變成電信號，如光電倍增管、光電二極管、光電池或其他光電檢測器等，產(chǎn)生電流或電壓正比于落在其表面的電磁輻射強(qiáng)度。其他例子有熱敏電阻、熱電堆、應(yīng)變儀、Hall效應(yīng)磁場強(qiáng)度變換器等。
傳感器指一類能連續(xù)、可逆地監(jiān)測特殊化學(xué)成分的分析裝置或器件，能將某些化學(xué)成分感應(yīng)轉(zhuǎn)變成電信號，已成為廣泛使用的術(shù)語。本教材有許多傳感器的例子，包括玻璃電極、Clark氧電極、光纖傳感器?；趬弘娞匦缘氖⒕w微天平（QCM）具有特殊價值。這種傳感器可檢測各種氣相成分，包括甲醛、氯化氫、硫化氫、苯及化學(xué)毒氣等，如芥子氣和光氣。
分析儀器產(chǎn)生和變換信息或信號方式多種多樣，下面以光分析儀器為例說明檢測方式的多樣性。
(1)復(fù)合探測光單一化后作用于試樣，用單一檢測器檢測響應(yīng)信號。例如，紫外一可見吸收光譜儀中，將經(jīng)過光柵或棱鏡分光的紫外或可見光作用于試樣，用單一轉(zhuǎn)換器檢測信號。
(2)復(fù)合探測光作用于試樣，將得到的復(fù)合響應(yīng)光信號單一化后，用轉(zhuǎn)換器依次檢測。例如，紅外光譜儀中，用不分光的紅外光束作用于試樣，得到的復(fù)合響應(yīng)光信號分光，用單一檢測器進(jìn)行檢測。
(3)將得到的復(fù)合應(yīng)答信號單一化后，用多檢測器檢測。例如，光電直讀發(fā)射光譜儀，復(fù)合光響應(yīng)光信號經(jīng)光柵分光后，分別由不同的檢測器檢測不同元素的特征線。
(4）將得到的復(fù)合響應(yīng)光信號一次全部進(jìn)入單一檢測器，然后通過計算機(jī)用一些數(shù)學(xué)方法處理，得到有用的信息。例如，傅里葉變換紅外光譜。
4．信息處理單元
其功能是信號或信息接收、放大、衰減、相加、差減、積分、微分、數(shù)字化、變換、存儲等。信號處理涉及模量信號和數(shù)字信號兩種類型，計算機(jī)在分析儀器中廣泛應(yīng)用，模量信號均需通過模／數(shù)變換轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，以適應(yīng)程序控制、自動化、信息化儀器分析需要。
5.信息顯示單元
亦稱為讀出裝置，將電信號或信息轉(zhuǎn)變成人們能直接觀察和理解的信息，主要包括表頭、記錄儀、示波器虧顯示器、打印機(jī)等。通常，這種信號轉(zhuǎn)換采用陰極射線管阿拉伯?dāng)?shù)字或圖形輸出，在有些情況下，可直接給出分析物組分和相對濃度等。
分析儀器研發(fā)與電子學(xué)、化學(xué)計量學(xué)、計算機(jī)的發(fā)展密切相關(guān)，因?yàn)樾盘柕陌l(fā)生、轉(zhuǎn)換、放大和顯示都可用電子元件、線路快速而方便地完成；計算機(jī)的引入可提高儀器性能、測定的重現(xiàn)性，亦可簡化操作或?qū)崿F(xiàn)分析自動化。
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