下一代分光光度计的能力

在这次采访中，AZoM与Robert Keighley博士，岛津的高级科学家，关于分光光度计，和市场上的下一代模型的能力。

你能简要介绍一下岛津和你所服务的市场吗?

岛津是世界上最大的科学仪器制造商之一，拥有超过12,500名员工。超过4000名岛津员工在研发部门工作，创造尖端技术，秉承创新至上的理念。岛津公司成立于1875年，一直保持有机增长，由五个主要业务部门组成，科学仪器是其中之一。岛津在全球拥有大量的研究机构，其产品覆盖了从学术研究、制药、合同测试，以及从油漆和聚合物到石化炼化、汽车、塑料、回收、农业等广泛的制造市场。岛津旨在为这些行业的现实问题提供创新的解决方案。

可编程电路的处理能力如何影响光谱仪?

最早的分光光度计是在可编程电路广泛使用之前制造的，因此处理能力很差，使用手工记录的读数来通过手绘图表创建“扫描”。从那时起，技术有了很大的进步，仪器不仅能自动扫描，而且还能记录数据。显示技术和显示驱动器的并行进步使得光谱在采集期间可以实时显示，同时更快的处理器和更大的存储容量允许复杂的数据解释(如导数光谱)或标准校准曲线的内部存储。现代的分光光度计可以存储数百甚至数千个光谱的文件名和独特标签，这些文件可以被召回、显示或输出和打印。还可以计算数据集之间的复杂关系，或用于推断光谱质量。

与今天的光谱仪相比，早期光谱仪的处理能力有什么不同?

正如前面提到的，第一代分光光度计没有处理能力，它们是基于没有内存的模拟电路。所有的记录必须完全手动或通过模拟恒定速度图表。如今，半个多世纪过去了，存储器容量和处理器速度都比以前大得多。非常受欢迎的日本岛津公司uv - 1900分光光度计它配备了一个内部的计算机控制器，包括一个全彩显示器和一个可存储数千次扫描的存储器。当仪器独立使用时，计算机控制增加了更大的功率和灵活性。在控制电子技术的速度和精度方面还有许多其他的进步。例如，UV-1900i包括一个波长驱动器，它能够以29000 nm/min的跟踪速度，以精度和重复性优于0.1 nm的方式移动光栅。这种运动不是连续的，它涉及到驱动器在每个波长的前光束和后光束的读取周期中“停止”，所以这个运动被分为每秒超过4000个阶段(停止-移动-停止)。

是什么导致了这些差异?

70年前的分光光度计和今天的分光光度计的主要区别在于3项主要技术的出现。步进电机极大地提高了驱动精度，消除了精密机械驱动与微开关或光机械终端停止的需要。它们还通过允许单色仪、源镜、二阶滤波器和波束斩波器驱动器的同步，极大地提高了扫描速度。存储电路允许用亚微秒的协调控制多个电机，同时也允许对扫描参数和任何数据分析进行复杂的编程。最后，显示技术使仪器能够携带自己的全计算机质量的显示器嵌入仪器中。

与早期的光谱仪相比，今天的光谱仪还有哪些硬件上的差异?

早期的分光光度计有许多设计上的挑战，从需要大量的铸件和昂贵的加工非线性棱镜驱动器到产生大量热量的大型氢灯。这需要复杂的多轴调整，以允许最佳的校准精度。从那时起，技术进步取得了长足的进步，新的设计不再使用重型钢或铝铸造底盘，而是使用现代复合材料，这种材料比金属材料更硬，热膨胀更小，减少了预热效应。现代分光光度计不再使用石英棱镜，而是选择更便宜、更灵活的衍射光栅作为单色元件。然而，这些都有产生“杂散光”的限制。去除杂散光的主要技术是在光束路径中加入一个“二阶滤光片”。更先进的仪器能够读取更高的吸光度水平(否则将成为不可能的杂散光)使用两个单色仪系列，这样(例如)一个单色仪的0.1%杂散光被第二个单色仪(0.000001%)降低到0.1%的0.1%。与传统设计相比，岛津最新的lo - ray - light®光栅专利技术显著改善了杂散光性能，同时保持了高通量(Oppermann等人J Chem Chem Eng 7(2013) 1117-1120)。

探测器技术也有了很大的发展。早期的仪器除了使用光电倍增管外别无选择，光电倍增管仍然具有极高的灵敏度，但价格昂贵且体积庞大，需要非常精确的高压电源和广泛的信号电子屏蔽。与近似等效的光电二极管相比，它们通常在较窄的波长范围内有效。较新的器件可用，如已经提到的硅光电二极管，其灵敏度稍低，但允许更简单的设计或CCD探测器，可使用先进的信号处理来补偿样品或单色器光学元件中产生的光束伪影。现代分光光度计的总体设计包括许多可抵消灵敏度损失的组件。在UV-1900i的情况下，Lo-Ray Ligh®光栅提供了更多的输入光，固态分束器（而不是旋转斩波器）意味着仪器可以更加紧凑，但在许多情况下，总体性能也比基于设计不太完善的光栅、旋转斩波器、，和光电倍增管。此外，UV-1900i使用两个匹配的硅光电二极管探测器提供真正的双光束性能，以在延伸至900 nm的波长范围内实现出色的灵敏度（光电倍增管通常限制在900 nm）。

岛津紫外-可见范围较高的模型uv - 2600 i, uv - 2700 - i和uv - 3600 i +，使用光电倍增管，以提高灵敏度到最好的可能。此外，UV-2600i与积分球配合使用时，扩展速率可达1400 nm。因此，它是市场上唯一可以测量1100到1400纳米范围内的UV-Vis(通常是185-900纳米)仪器。这个额外的范围对很多材料都很有用，包括光伏、建筑玻璃和用于通信激光的激光光学组件亚博网站下载(光纤)。

最高型号的UV-3600-i Plus配备了三个探测器，在整个185-3300 nm范围内提供最佳灵敏度的双光栅。这些包括一个UV-Visible敏感光电倍增管，一个非常近红外InGaAs光电二极管，和铅硫化物探测器的范围从大约。1700 - 3300 nm。

所有岛津分光光度计在最新的UV-i范围是真正的双光束系统。双光束设计有许多优点，但主要的优点是，该系统总是完全补偿任何可能产生的误差，因为灯的能量轻微波动或预热效应对仪器。

光谱仪软件是如何发展的?

从最早的计算机控制开始，仪器控制软件的发展甚至超过了仪器硬件。第一个控制包是非常基本的，通常与仪器内部的一个编程主板通信，并接收部分处理的数据，返回显示在非常低的分辨率(720 x 350)单色显示器上。印刷通常是通过屏幕转储到点阵式或菊花轮式打印机。最终，彩色显示允许更容易地理解同一轴上的多个轨迹。随着Windows类型PC操作系统的出现，处理器速度、内存存储和屏幕分辨率大幅提高，这种变化加速了。在很长一段时间里，仪器和计算机之间的通信一直是一个挑战。一些厂商使用传统的COM端口，而另一些厂商则偏爱IEEE格式。最终，USB似乎占据了主导地位。现代软件可以控制仪器的所有参数。最先进的软件在安全的环境中运行，通过以数据库形式存储所有数据和方法，使流程完全符合FDA电子记录要求(21CFR part 11)。 The very latest generation of software, such as the LabSolutions UV developed for the latest range of UV spectrophotometers, also allows fully automatic appraisal of all parameters from an investigation with automatic pass/fails to label for all samples, across any number of test parameters.

新一代岛津光谱仪如何展示该领域的进一步发展?

岛津最新一代的“I”系列分光光度计都共享了新的和非常强大的LabSolutions UV软件。该软件允许在不需要操作者“判断”的情况下，对许多参数的实验进行全面评估，并可以在数据库模式下运行，完全符合21 CFR 11。在每台岛津仪器的核心，新的专利技术“lo - ray - light®”衍射光栅减少杂散光，并增加光束能量吞吐量超过任何前一代光栅，提供高达10倍更高的杂散光抑制。其结果是，仪器具有更好的信号噪声性能，更快的数据采集，更低的杂光，和更高的生产率比以往任何时候。UV1900i具有最快的数据采集速率的任何扫描仪器(29000数据点每分钟)。一些仪器要求更高的测量扫描速度，但只收集4或5纳米步长的数据，因此每分钟产生的数据点更少。UV-1900i可以在1 nm的步骤收集数据，甚至在29000 nm/min。

与目前市场上的其他光谱仪相比，新系列光谱仪还有什么其他优势?

岛津拥有令人印象深刻的仪器范围，涵盖了一系列的应用。Shimadzu系列包括深紫外(低至165 nm)选项，以及提供唯一的紧凑仪器，能够读取非常高的吸光度。UV 2700i的读数可以超过8.5A，但它的尺寸是任何能够读数8A或以上的竞争仪器的三分之一，重量不到三分之一。岛津UV 2600i可以配备一个独特的双探测器积分球，将波长范围扩展到1400 nm，同样在机箱中比任何仪器的范围大于1100 nm都要小得多)。的日本岛津公司UV 3700我能够测量非常大的样品与完全自动化的x-y台，并可在深UV版本。日本岛津公司的紫外线3600我和紫外线2600我/ 2700模型可以安装一个大的外部样品室，以允许测量绝对反射率和在可变角度的透射，并测量大型组件，如透镜或大块光学玻璃。所有岛津系列现在都有LabSolutions UV软件，可以全自动评估颜色、雾度、黄度、薄膜厚度和其他参数，通常只有在专业仪器中才能实现。

当选择使用岛津光谱仪时，用户会得到什么额外的好处?

岛津奉行“卓越科学”的理念，并将这一理念应用于公司的各个方面，以造福亚博老虎机网登录于我们的客户。研发部门拥有4000多名员工，仪器设备(包括硬件和软件)不断改进，使用户获得最新的尖端技术和卓越的性能。自1952年以来，我们在全球拥有超过100万满意的UV-Vis光谱客户。在销售过程中采用咨询的方法，以确保客户对他们的问题有最合适的解决方案。岛津还拥有非常完善的售后支持体系。光谱学技术团队的专业知识可以提供高水平的知识，从最初的培训到对各种应用的持续支持。最后，岛津拥有一支庞大的、经过工厂培训的服务团队，他们只使用岛津的设备，懂得如何优化性能。app亚博体育服务团队还高度胜任从验证到21 CFR 11合规的操作和合规的所有方面。

岛津的下一步是什么?

接下来是什么?岛津的研发受到科学好奇心的驱动，设计明日的解决方案——今天。提供卓越的科学。亚博老虎机网登录

关于罗伯特·凯斯利博士

Robert Keighley博士获得了应用生物科学学位，然后获得了生物化学和亚细胞分离博士学位。亚博老虎机网登录1985年，他开始了他的科学仪器职业生涯，先是液体闪烁计数器技术，然后是激光光散射粒子计数器，在加入贝克曼仪器公司之前，他专门从事分光光度计，液体闪烁计数器，超离心机和分析超离心机。在2011年加入岛津之前，他在瓦里安仪器公司专攻UV-Vis和FTIR。他已经超过35年的直接科学仪器经验后学术介绍技术学位和博士期间他给了讲座在全球各地的许多重大的科学会议的主题从深海沉积物中使用显微镜确定塑料微粒红外光谱揭示的亚基结构荧光和分析超离心法合成多肽。