生化分析仪-光电比色篇

生化分析仪－光电比色篇

分光光度法是自动生化分析仪的基础，无论什么档次的生化分析仪，都是分光光度法穿上外套而来。但同生化分析仪昂贵的“外套”（加样系统，数据处理系统等）的发展来看，其核心－光电比色系统几乎没有什么发展，如同脱了外套的富人和穷人一样，有差别而不大。现在的有些高档生化分析仪，象一台外设高档且完备的286电脑，因此我到如今还很怀念曾经用过的那台没有外设的486--岛津UV265，作为八十年氏早期的产品所具有的功能，如今上百万的生化分析仪也没有，唉。如果有一天，实验室仪器也能DIY就好了。＾_＾

光电比色系统的质量指标是什么，光电比色系统对生化分析的使用有什么影响呢？其实，生化分析的光电比色系统就是一台完整的分光光度计，因此它的质量指标和分光光度计一样。一般由光源、单色器、样品室、检测器构成。

光源分光光度法对光源的要求是很高的。理想的光源要求在较广的光谱区域内能发射连续光谱，辐射能量随波长没有明显变化，同时还要有良好的稳定性。但理想光源是不存在的，因为辐射能量是要随波长而变化的，一般光源都是靠能量补偿凸轮与狭缝联动，使分光狭缝随波长改变，以补偿能量差。常用的光源有热光源（钨灯、卤钨灯等）和气体放电光源（氢弧灯，汞灯、氘灯等）。

钨灯－－波长范围320－2500nm,对电压敏感，能量输出在可见光区与工作电压的四次方成正比，最常用。氢灯－－波长范围185－375nm,紫外区用。氘灯－－同氢灯，但发光强度比氢灯大四倍，紫外区最常用。汞灯－－紫外区离散光谱，多不用作测定，多用于校正分光光度计。

单色器分光光度法是建立在朗伯比尔定律上的，而朗伯比尔定律只对单色光适用，因此单色器是光电比色系统的“心脏”。单色器一般由出入口狭缝、分光元件和准直镜等组成。其中单色器的质量主要决定于分光元件的质量。

1.棱镜单色器棱镜是依靠不同波长的光在通过不同的介质时，其折射率不同，从而把复色光分解为单色光的。由于棱镜的材料以及几何形状的不同，其色散特性也有差异，如玻璃棱镜吸收紫外光，只能用于可见光区；石英棱镜不吸收紫外光，但有较强的旋光性，故常用一个30°的左旋镜和一个30°的右旋镜组合成一个60°的科尔钮棱镜；也可以用30°利特罗棱镜和直角Littrow棱镜等。其中以能消除石英双折光性的直角Littrow棱镜最常用

棱镜单色器能得到连续光谱，但不论何种棱镜所得光谱都是非线性的（即谱带宽窄不一），通常也靠狭缝来补偿。

2.光栅单色器光栅是根据光的衍射原理，进行分光的，具有可用波长范围宽，色散近于线性，谱线均匀。由于谱线均匀对仪器设计有不少方便，并且光能损失少，平面反射光栅是生化分析仪最常用的分光元件。但光栅单色器有次级光谱干扰，同时杂散光影响也较棱镜大。光栅光谱的谱线随刻线的距离减少而增大，因此单位长度内的刻线数是光栅单色器的重要指标。

3.滤光片滤光片是使用光的吸收或干涉原理从复色光中得到有限波长范围的光学元件，严格意义上说并不是真正的单色器。常用的滤光片有吸收滤光片和干涉滤光片两种。

吸收滤光片是利用有色物质，对某些波长的光吸收，而使得只有一定范围内波长的光通过原理制成的，其材料可以是有色玻璃、染色明胶、甚至有色溶液等。其所得单色波长较光栅或棱镜大几十到几百倍，有效谱带和透光率是其质量的指标。由于单色性能差，并有较强的光损失，已被分光光度法所淘汰。

干涉滤光片是利用入射和反射之间的相位差成生干涉现象，产生波长范围相当窄的单色光，其有限带宽在10nm以下，能达到单色器的分光质量，但因工艺要求高，价格昂贵应用不普遍。

在高精度的分光光度计上，多用双单色器来减少杂散光的影响。

检测器是将光能换变成电信号供测量的光电器材，又称“光电转换器”。其质量要求：1.产生的电信号与光强度有函数关系；2.有很大的响应范围；3.灵敏度高，噪音低，响应速度快。有光电池、光电管、光电倍增管等几类。光电池有灵敏度高，便宜不需放大直接测电流的优点为大多数生化分析仪所采用。但光电池的响应速度慢，内阻小不适合一般直流放大器放大，不适于微光测量。常用的有硅光电池和硒光电池。对于生化分析仪来讲，检测器的检测灵敏度是决定仪器灵敏度的最重要因素。