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【仪器零件】检测器狭缝引起的思考

一片枫叶

2015/08/17

液相色谱（LC）

狭缝是紫外-可见检测器分光系统中的一个重要分光元件，有固定狭缝单边可调非对称式狭缝双边可调对称式狭缝之分，其宽度大小对检测器的灵敏度检测限线性范围有着不同程度的影响，其作用原理对参数设定，检测分析有着不可忽视的意义。在此根据自己的理解做一些描述和概括，不可避免的会出现错误和不足，望朋友们批评指正，以便于修改完善，防止误导。
紫外-可见吸收检测器狭缝宽度的大小决定着光的纯度和强度，狭缝越大，光强相对越大，波长范围越宽，灵敏度越高，噪音越低，检测限越小，线性范围越小，分辨率越小，信噪比越大。相反狭缝宽度越小，灵敏度越低，噪音越大，检测限越大，线性范围越宽，分辨率越大，信噪比越小。在考虑到检测限和线性范围的情况下，狭缝的宽度既不能太大，也不能太小，以牺牲线性范围来提高灵敏度是不可取的。

一：检测器的灵敏度
检测器的灵敏度因狭缝的改变而改变，狭缝越大，灵敏度越大，狭缝越小，灵敏度越小。选择的狭缝越窄，则仪器的光学带宽越小，从而越会降低其灵敏度。光学带宽越小，光谱分离度越高。
紫外-可见检测器的灵敏度与物质分子的摩尔吸光系数有关，摩尔吸光系数表明对单色光辐射的吸收作用是物质的特性，吸光系数的大小与吸光物质的结构和波长有关，不同物质的摩尔吸光系数不同，灵敏度和信噪比也不同。这是由于物质分子中生色基和助色基的存在，当物质分子受到光的辐射时，生色基中的电子吸收光能发生能级转变，同时伴随着振动和转动能的转变，这种能级转变需要的能量很低，在紫外-可见区就有吸收，表现出特征吸收带。助色基本身没有吸收，当与生色基相连时，表现出吸收峰位移和更强的吸收，由于助色基的存在，吸收峰会向更长的波长方向迁移。
紫外-吸收检测器的检测，要选择检测物的最大吸收波长，在检测波长下溶剂应没有吸收，以此来增加检测灵敏度和抗干扰能力，获得更大的信噪比。
狭缝宽度增大，光通量增加，检测器的透过光强增加，透过率也就增加，因此，检测器光电输出信号增加，灵敏度也就自然增加了。
同时，由于狭缝的增宽，也会使检测器入射光的单一性受到影响，使谱带增宽，造成与朗伯-比耳定律的偏离，使检测器的线性范围变差，检测限降低，分辨率同时也会降低，这时的噪音由于分辨率的降低而变小。基线的噪音减小，检测信号增强，信噪比自然也就增大了。

在同一检测器上，用相应曲线的斜率表示灵敏度数值时，斜率越大，灵敏度越高。检测器的灵敏度与样品性质有关，不同的物质斜率不同，同时须说明样品及用溶剂的种类。
二：检测器噪音的来源与形成
检测器的噪音受狭缝宽度的变化而改变，狭缝宽度越大，噪音越小，狭缝宽度越小，噪音越大。

噪音来源于检测器的光学系统和分离系统，在没有样品通过检测器时，检测信号的大小是与波长有关的光强光学系统传播效率光电转换效率的函数。
当光电转换效率很低时，基线的噪音接近于光路元件的自然噪音，这时，可以通过增加光源的光强和谱带宽度得到解决，如果只提高倍数放大器，降低衰减倍数，那么噪音也会增加，信噪比也得不到提高。
检测器的光源氘灯随着使用时间的延长，由于能量在不断降低，光强不断减弱，致使噪音不断增大。
由于静电作用，环境中的尘埃会吸附在光路元件上，提高了折射和散射，降低了光学系统的传播效率，使噪音增加。
检测器光路元件的材料附层，长期处于紫外辐射而降解也会导致光路元件传播效率和转换效率的降低，也是导致噪音增加的一个方面。
流速的变化会产生流速灵敏度的改变，使用恒流泵能改变因流速发生变化而产生的灵敏度的变化。
温度的改变会造成流动相折射率的改变，折射率的改变是分离系统产生噪音的主要来源。当入射光的转播经过不同的介质时，由于不同介质的折射率不同便会产生光的折射与散射，损失光的能量而产生噪音。
温度的改变还会影响流动相的压力，压力的改变波动，使进入流动相的光发生折射与反射形成噪音。
流动相中存在的气泡类似于无数的光镜产生折射与反射，损失光能，影响光的传播形成噪音。
三：检测限与线性范围
检测限和线性范围的大小因狭缝宽度的改变而变化，狭缝宽度越大，检测限越小，线性范围也越小；狭缝宽度越小，检测限越大，线性范围也越大。
检测限是被检测样品在给定的检测器和规定的波长下，所能检测出的最小样品浓度或质量。其大小与被检测样品的摩尔吸光系数有关，摩尔吸光系数越大，检测限越小。在一定的稀释倍数和进样量的情况下，其最小检测量也就越小。

检测限与灵敏度有关，灵敏度越高，检测限越低；灵敏度与摩尔吸光系数有关，摩尔吸光系数越大，灵敏度越高。

检测限实质上是信噪比，在考虑噪声影响的基础上，反映检测器所能恰好辨别的信号，因而能更全面地反映检测器的质量，是衡量检测器性能的重要指标。检测限小，说明检测器的检测能力强，性能好，检测时所需要的样品量少。检测器的噪声小，检测限也小；具有一定噪声水平的同一台检测器，灵敏度高的物质检测限小。

检测器的线性范围定义为检测信号与被检测物质量呈线性关系的范围，以呈线性响应的样品量上限、下限之比值表示。线性范围的下限规定为噪声的两倍值。当样品量大于某一数值后，直线开始弯曲，检测器输出的信号不再随样品量的增加而呈线性增加。这个转折点为线性范围的上限。检测器限制了最大允许进样量，超过此限，响应信号不再与样品量成线性关系。
在线性范围之内，用输出信号的大小进行定量分析既方便又准确。若在非线性部分，以输出信号大小判断样品含量，将产生偏差。检测器有一定的线性范围，不可能在它的影响范围内完全呈线性，一般希望检测器的线性范围尽可能大些，可以同时测定大量的和痕量的组分。

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该帖子已被版主-武灵加10积分，加2经验;加分理由:原创好文章

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老多_小多

第1楼2015/08/17

这个是上升到理论加实际的水平，不错
使用仪器，都是默认设置，没有仔细去考虑这个参数，惭愧啊

0

一片枫叶

第2楼2015/08/17

应助达人

不足之处请老师指正，便于修改。
老多_小多(emoc98311)发表:这个是上升到理论加实际的水平，不错
使用仪器，都是默认设置，没有仔细去考虑这个参数，惭愧啊

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分
该帖子已被版主-老多_小多加20积分，加2经验;加分理由:活动奖励

dooby

第3楼2015/08/24

这个分享相当不错啊

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又又1990

第4楼2015/08/26

我也是用默认参数
老多_小多(emoc98311) 发表:这个是上升到理论加实际的水平，不错
使用仪器，都是默认设置，没有仔细去考虑这个参数，惭愧啊

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又又1990

第5楼2015/08/26

您如果有好的内容也可以来参加原创大赛哦，共同分享，共同进步
dooby(dooby) 发表:这个分享相当不错啊

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一片枫叶

第6楼2015/08/26

应助达人

据说：狭缝的默认设置已满足大部分样品的检测。
又又1990(v2984502) 发表: 我也是用默认参数

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秋醉虞阳

第7楼2015/09/03

学习了，液相板块人太少了

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一片枫叶

第8楼2015/09/03

应助达人

有着同样的感觉，也许需要较多的亮点和更多对于版面的支持。
秋醉虞阳(wangjianhua1102) 发表:学习了，液相板块人太少了

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秋醉虞阳

第9楼2015/09/04

主要是液相稳定性比气相好多了，另外液相应用性文章的分流。
一片枫叶(v2960432) 发表: 有着同样的感觉，也许需要较多的亮点和更多对于版面的支持。

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zhongyao0601

第10楼2015/09/05

个人觉得有一点不妥，就是关于噪音的描述。如你所述，当狭缝宽度增加时，噪音降低
如果没有光到达光电倍增管，那么噪音难道比有强光过来的噪音高不成？
噪音的描述应该由两个参数来表示：噪音水平和振幅。
应该是，到达检测器的光强度越大，那么噪音水平一定是增高，氘灯没有点亮时的噪音，即暗电流，此时的噪音水平应该最小！而振幅应该是相对最大的（不考虑流动相、温度等因素的影响）。而当光强度增加时，噪音的波动会减小，因为很多因素的影响相比于光的影响可以几乎忽略不计。

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