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岛津 UV2700 的 8Abs吸光度是如何实现的

紫外可见分光光度计(UV)



  • 岛津在2011年下半年推出的UV2600/UV2700是它目前最高性能的分光光度计。

    UV2700最大的特点是由于采用Lo-Ray-Ligh光栅,实现了8Abs吸光度的测量。

    UV2600是单单色器,UV2700是双单色器。

    超低杂散光一般都是采用双单色器,然后再通过其他方法来改善。

    UV2700的光路如下图:



    UV2700的上一代是UV2550,它们都是双单色器的。

    UV2550的杂散光小于0.0003%,最大测量吸光度5Abs。



    UV2700的杂散光小于0.000001%,最大测量吸光度8Abs。


    UV2700的杂散光比UV2550小了100倍。

    其实,UV2550光学系统也有很大的特色。UV2550采用了DDM 光学系统,就是采用了一个双闪耀波长的光栅,如下图。



    从上图可以看到,它是把一个光栅的两个部分,通过不同工艺,做成了有两个闪耀波长,一个在可见区,一个在紫外区。
    这样的好处光电检测部分,检测到的光信号在整个波长范围更强和更均匀了,但是在杂散光上并没有优化。

    Lo-Ray-Ligh光栅有啥特点呢?

    据岛津称,是由于采用了新的全息曝光技术和优化的刻蚀工艺,使得这种光栅有更高的杂散光和衍射效率

    下图是Lo-Rah-Ligh光栅和传统光栅的杂散光比较图。



    以上图中的1200grooves/mm的光栅来看,Lo-Ray-Ligh光栅杂散光比传统光栅小10倍

    由于UV2700采用了两颗Lo-Ray-Ligh光栅,所以比UV2550小100倍(当然,我这也许是凑数据)

    岛津测量光栅的杂散光的方法如下图:



    岛津写了,杂散光值测的是:“LO-RAY-LIGH has guaranteed values of stray light at the intermediate position between zero-order and + first-order lights.”

    就是测的是光栅衍射的零级光和一级光中间位置处的光信号。

    我们再看看一般光栅的衍射光谱图,如下



    我有点疑惑的是:岛津的测量杂散光的装置,测的是二级光混入一级光中的光,还是什么的呢?


    Lo-Ray-Ligh另一个图如下,叫The light intensity at vicinity of first-order light



    从上一图,可以看到,一级光能量分布更尖锐了。

    不过,上图中的绿线是Ruled Grating,机械刻划光栅,不是holographic Grating (全息光栅)吗?

    其他厂家的8Abs吸光度是怎么达到的?

    我在网上查了一下,agilent和PE都有可以测8Abs的分光光度计,Thermo的没有查到。

    根据aglient和PE的网上有限资料,它们在实现8Abs时,采用了一种叫Reference attenuation的方法。

    aglient和PE的8Abs分光采用的检测器都是PMT。

    采用Reference attenuation,主要是因为当样品吸光度很大时,光很弱,需要提供PMT更高的电压,这样噪声比较大。

    通过在参比光路加入衰减片(比如吸光度为几个Abs的玻璃片或者滤光片)来衰减参比光束的光强,来平衡参比光束和

    样品光束,提高谱图的信噪比。

    具体如下图,(来自PE的资料)





    我有点疑惑,难道agilent和PE的8Abs仪器,采用的都是传统光栅,双单色器,达到5Abs的吸光度,然后再采用Reference attenuation方法就达到了8Abs了吗?如果是的话,那岛津8Abs的仪器,也采用Reference attenuation会成什么样了?

    我获得的资料有限,也许我该去查查agilient和PE申请的专利了。呵呵。
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  • 悠旸

    第1楼2012/03/17

    都是卖点而已,于实际无大用处,我们知道当吸收值大于3Abs可信度就很低了。

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  • Spain

    第2楼2012/03/17

    都需要后光路衰减的。

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  • 祥子

    第3楼2012/03/17

    见笑,见笑。


    spain说后光路衰减,我想起以前讨论过了。

    人老了,记性不好了。


    悠扬,有机会给拆个UV2700看看。

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  • ghostermen

    第4楼2012/03/18

    忽悠人的吧,谁会把吸光度测那么高,没什么实际应用价值!

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  • 悠旸

    第5楼2012/03/18

    有机会吧。

    祥子(nemoium) 发表:见笑,见笑。

    spain说后光路衰减,我想起以前讨论过了。

    人老了,记性不好了。

    悠扬,有机会给拆个UV2700看看。

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  • Spain

    第6楼2012/03/20

    测试光学样品需要的。

    ghostermen(ghostermen) 发表:忽悠人的吧,谁会把吸光度测那么高,没什么实际应用价值!

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  • suiniubei

    第7楼2012/03/20

    应该没什么实用价值。
      
      通常建立线性的话,吸光度都在1Abs以内。大不了也就1.5Abs。顶天了。不然还有什么线性?

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  • 祥子

    第8楼2012/03/20

    suiniubei(suiniubei) 发表:应该没什么实用价值。
      
      通常建立线性的话,吸光度都在1Abs以内。大不了也就1.5Abs。顶天了。不然还有什么线性?

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  • Jehovah

    第9楼2012/03/20

    当然要衰减片了,否则吸光度噪声很大。吸光度为6Abs时,电路的白噪声一般就会淹没信号。
    高吸光度的测量,PMT会工作在高负压状态,暗电流会变大,在采用衰减片时清零时,一般的做法都实时进行背景校正,扣除了杂散光以及PMT的暗电流的影响。

    PE及Agilent(Varian)的衰减片都在仪器上,分好几档。岛津是手动的,放在样品池架上用,好像是通过蚀刻做的,用起来很麻烦。

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  • jack510070

    第10楼2012/03/21

    我也来说两句。
    首先,8A吸光值真是不可思议,则意味着采集信号的ADC至少要32位,要求有多高,搞过电路设计的人都知道。
    LO-RAY-LIGH has guaranteed values of stray light at the intermediate position between zero-order and + first-order lights的译意是:LO-RAY-LIGH在0级和正1级中间位置上有一个杂散光的保证值,即在这个位置上的杂散光保证足够低,也就是说他们就是用0级和正一极之间中间位置上的信号来表征杂散光的。
    从LZ的文字中可以看到,岛津采用了全息光栅,这只是是杂散光更少些的一种方法而已,应该不是实现8A吸光度的主要原因。本人觉得,级联双单色器才是主要原因。至于Agilent和PE在参比光束上插入衰减片的原因很简单:当样品光束的吸光值很高时,透射光已经很弱,这时为了更好地检测,需要提高PMT的高压以提高增益,但参比光束过高的光强将干扰PMT的工作,也不能得到准确的参比光束测量值,这恐怕就是使用衰减片的原因吧。
    以上只是我的理解。

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