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分析仪器简介:

测定物质的组成、结构和某些物理特性的仪器。物质分析包括定性分析、定量分析、结构分析和某些物理特性的分析。不同物质在各种物理和化学性质上都存在质的和量的差异,颜色、气味、导热系数、吸收光能的波长和磁性的不同等。分析仪器正是利用这些特点来完成定性分析和结构分析的。

 分析仪器

分析仪器基本组成

分析仪器的应用领域十分广泛,有的用于生产过程分析,有的用于环境监测,还有许多用于各个学科和企业部门的实验室。为了适应不同的需要,分析仪器的结构比较庞杂。各种用途和种类不同的分析仪器的结构,大体上都可以归纳为图中的几个基本构成部分,但某些具体仪器可能只具有其中几个部分。现代许多分析仪器已配有微处理器或微型计算机,其功能更为完备,尤其是仪器本身的自动化程度大为提高。
  取样系统  取样系统的任务是将一定量的、能真实代表待分析对象的样品取出并送入各个测量环节。取样系统可包括:能耐各种介质腐蚀、高温、高压、低温和低压等各种条件的取样管、取样器;抽吸或增压、减压装置;以及除去有害或对分析有干扰的杂质的一系列过滤器和反应器等。
  样品调节系统  它对取得的样品流进行适当的处理,使其压力、温度和流量等参数符合分离系统和检测系统的要求。因此,它可能包括压力、温度和流量等参数的比较简易的调节装置。
  分离系统  在大型分析仪器或各种谱仪中,为了实现多组分分析或样品的全分析,往往都采取先分离后检测的办法,即利用物理或化学主法分离,分析样品中的各种组分。例如,色谱仪中的色谱柱、质谱仪中的质量分析器等就是最典型的分离系统。
  检测系统  检测系统是分析仪器的核心,它将各种成分量、结构量和物性量转换成为易于测量的各种电量(如电阻、电容、电流、电压和频率等)。在分析仪器中,上述各种量往往不能直接转换成易于测量的电量,一般须经过中间转换,如先转换成温度、压力或光通量等,而后再转换为电量。由成分量或结构量的变化所引起的转换量的变化十分微小,如转换为温度时可以低达10℃的变化量,并要求精确定量。因此,分析仪器的检测器结构往往比较复杂,对工艺、材料的要求也较高。
  信号处理和显示系统  这一系统的任务是将检测器的输出信号加以处理,而后显示。
  条件补偿系统  分析仪器往往对被测对象的介质条件和环境条件,如环境气氛、温度、压力和电源参数等十分敏感。为了保证精确度,对这些条件都有较高的要求。为了降低这些要求,在仪器内部往往设计有对各种条件波动进行补偿的装置,以消除或降低条件波动对测量造成的影响。
  电源  在分析仪器中,几乎都有对电源稳定的要求(包括电压、电流及频率)。


用途

分析仪器广泛应用于工业生产过程监控、环境保护、生物化学和医疗、空间探索和军事等各个领域,是现代科学研究中一种重要的技术手段。
  ① 工业生产过程监控:化工、石油、冶金、热电站、食品、制药等许多工业生产部门,为提高产品产量和质量、降低生产成本、节约原料和能源消耗、消除或减少污染,常需对原料、燃料、中间产物、最终产品、排放的废水和废气等的化学成分和特性进行连续、自动监测和控制。因此,必须配备各种自动分析仪器,即过程分析仪器。例如,锅炉运行时使用氧分析器测量烟道的氧含量,并根据测量结果控制燃烧,以提高热效率。又如用过程质谱计监视分析氧气顶吹炼钢转炉的尾气,以提高钢坯的生产效率。
  ② 环境监测:监测的目的是确定危害人类和其他生物成长的有害物质及其存在量。根据监测的结果,可对环境进行相应的治理。
  ③ 生物化学和医疗:生物化学和医疗是分析仪器应用的重要方面,包括临床诊断、病情监护、新药研究、药物和药效检测以及生物和生理过程的研究等。

分类

分析仪器主要有以下两种分类方法:
①根据所应用的物理和化学原理分类,可以分为电化学式、热学式等10类(见表)。其中利用电化学原理的电化学式分析仪器,又可分为电导式、电位式和电解式等。
②根据所施加的能量形式分类,有光能式、热能式和电磁场式等。 分析仪器  参考书目
 周昌震、李树田编著:《分析仪器》,机械工业出版社,北京,1980。
 威拉德等著,李树田译:《仪器分析法》,机械工业出版社, 北京,1982。(H.H.Willard and others,Instrumental Methods of Analysis,D.Van Nostrand Co.,New York,1974.)配图

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