高效液相色谱兼用紫外可见和荧光双分光双检测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测和分析仪器，特别涉及一种高效液相色谱兼用紫外可见和荧光双分光双检测仪。
【背景技术】
[0002]液相色谱仪是一种对有机化合物的样品进行定性定量分析和检测的仪器，被广泛应用于石化、医疗、环保、食品、中/西药、饮料、生化和保健产品等对样品组分进行检测和分析。目前，液相色谱仪主要有高效液相色谱仪、离子色谱仪、毛细管色谱仪、凝胶渗透色谱仪等，其中，高效液相色谱仪(HPLC)的应用最为广泛。
[0003]高效液相色谱仪主要包括高压输液泵、高压进样系统、色谱分离柱、各种检测器、与电脑相连的数据处理系统。在分析检测前，首先应该对多元组合的流动相进行混合、搅拌和脱气；将样品配制成样品溶液，样品溶液进入高压进样系统，并通过高压输液泵输送至色谱分离柱中。由于样品溶液中各组分在两相中具有不同的分配系数，经过反复多次的吸附一解析的分配过程，使样品经过色谱分离柱后按时间不同被分离成单个组分的谱峰，便于定性分析，然后依此从色谱分离柱流出直接进入检测器中进行检测。在检测器中，样品各组分的不同浓度被转换成不同大小的电压信号，进行放大、调零等应有的技术处理后输出的电压信号由数据处理系统与电脑相连，将样品各组分的分析检测结果以色谱的谱图和数据形式保存、显示和打印。由上述内容可知，检测器的稳定性和检测能力是整台色谱仪的关键，检测器的技术性能的好坏直接决定了整台色谱仪的技术性能优劣，是样品正确地进行定性定量分析的重要前提。
[0004]现有技术中，紫外可见光检测器是最早最广泛使用的检测器，但是，至今都存在较大的技术弊病:现有的紫外可见光检测器都无法克服和解决客观存在的世界性技术难点:1，因仪器的光学构件中三个主要的元器件——发光的灯、单色分光的光栅和接收的光敏二极管产生的光电信号都是随不同的波长而变化并相差悬殊，仪器是遵照物理学的比耳吸收定律:吸收单位AU值=LOG入射光的光电信号/出射光的光电信号=吸收系数X样品浓度，其中三个参数中等号右边的分母是未知数，分子是变数，因此，现有该产品都无法求得全波长范围各波长的AU的值？因此只能检验和测算一个光学波长的吸收单位AU值，而其他几百个波长无法正确地计算、标定、检验和考核，而标志仪器稳定性的噪声和漂移主要技术指标都由吸收单位AU值来推算和标定，由于99%以上的波长客观存在无法正确标定和考核，又没有采用技术措施，因此，只能以一个波长的技术指标易误充当其他几百个波长的技术指标，检验机构人员也无法检验和考核如此多的波长；2，由于没有特别的技术，只是一般用的对微弱光电信号作放大处理，因信号和噪声、漂移同时一起放大是无法解决灵敏度和稳定性相排斥和对立长期客观存在的世界性技术难点(即无法提高信噪比)，因此目前在使用和生产的该产品，灵敏度和稳定性都不高，应该检测的样品而得不到检测会时有发生，难以避免产生普遍存在的宣传说/写得好，而实际做不到的以次充好、虚假不实现象，甚至有的波长区间(190?220NM)不符合标准都不能使用，成为不能用于全部波长的‘残疾仪器’。更值得注意的是科技人员近年来已发现大量进口到世界各国高等院校和科研检测机构的美国和日本产的用于高效液相色谱的‘DAD 二极管阵列紫外检测器’实质是违背和滥用中学物理学的‘比耳吸收定律’的理论:其一，在以往的展销会上也不打自找地介绍一一去掉了样品检测池前(实际和经典非有不可)的单色器分光机构，实际产品也可找到证实；只好将样品检测池后分光后的波长‘移花接木’充当样品检测池前的波长，事实上，这种滥用和作假也可从理论和实践中得以证实这是无奈的唯一选择，因为如像经典正确的设置应该是样品检测池前的单色分光机构，一个光敏二极管紧靠检测池后即可，也没有必要加上成千上百的光敏二极管的阵列，这将说明阵列元器件没有实用的意义；其二，样品检测池前成为各种波长的混合光入射到样品检测池，实质是把光学仪器的技术指标:如波长准确度、精度和重复性成为虚设的假指标，不成为真实的光学仪器；其三，大量非分析的其他波长因都对样品具有吸收而产生的虚假光电信号，也都充当分析波长的光电信号而造成假的高灵敏度的骗局(从说明书中实施例1的两个不同波长对同一萘样品都有灵敏的吸收峰信号可证实)；其四，增加很多非分析波长的吸收系数，将产生校正曲线与经典正规产品较大误差，引起定量分析的结果与经典产品不同的错误；其五，产生更多其他波长对样品中未知杂质的谱峰，误认为检测能力高的假象。
[0005]荧光分光检测器分为:低档的一个单色器和高档的两个单色器的分光机构，由于高档的双单色器的分光机构远难于紫外检测器一个单色器的分光机构，因二次发射的波长产生极微弱(低于紫外4?5个数量级)的光电流信号，因此，就产生更小的信噪比和极差的稳定性，研制的难度极大，技术性能更难以达到所需的标准，难怪，现有技术中，中国还没有用于液相色谱的高挡荧光研制成功的产品，国外也罕见具有高性能液相色谱双单色器分光的荧光检测器，大多只是低档的只有一个单色器的荧光检测器，因没有特殊的消除噪声和漂移的技术，难以提高信噪比，无疑技术性能比紫外更差，即使需要大浓度样品才出现检测谱图也不能正确地判定激发波长或发射波长，两个应具有的波长知其一不知其二，这对科研工作者进行较多的未知样品的定性分析带来很大困难。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术存在的技术问题，本发明采用三个重大设想和措施:1，只有采用自动增益技术，才能解决现有紫外检测器全波长范围技术指标残缺不全的问题，2，只有采用自动消除仪器的噪声，又同时降低漂移的双重技术，才能大幅度提高紫外和荧光两种检测器都有优异的技术性能，完满地解决灵敏度和稳定性相对立的客观存在的世界性技术难点，3，只有采用更稳定和低能耗的氘灯和卤钨灯替代缺乏稳定和高能热扩散的氙灯，才能提高仪器的信噪比，有利于实现难以研制的荧光检测器更优异的技术性能；目的在于提供一种设计新颖、结构和技术创新、灵敏度和稳定性均优异，确保现有技术首创采用氘灯和卤钨灯作为荧光检测器单个发光灯源的光路、一个样品检测池和单套电气线路可提供高效液相色谱兼用紫外可见和荧光双分光双检测仪的检测和分析。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种高效液相色谱兼用紫外可见和荧光双分光双检测仪，包括设有供电插座的机壳，所述机壳上设有样品溶液入口和出口、设有操作键盘和液晶显示器的控制面板、以及检测信号输出接口，所述机壳内部还设有检测光学构件和检测机电构件，其特征在于:所述检测光学构件和检测机电构件包括:
[0008]检测光学构件:包括兼用作紫外可见波长和荧光激发波长的第一单色分光器件的光栅G1，用作荧光发射波长的第二单色分光器件的光栅G2，以及发光的灯源、处理所需光路的四组透镜、二组分别接收紫外和荧光光电信号的光敏二极管、一个提供紫外和荧光检测时所共用的样品检测池与所述的样品溶液入口和样品溶液出口相连通。
[0009]检测机电构件:与所述控制面板的操作键盘和液晶显示器相连接；
[0010]所述紫外单色器和荧光单色器的接收光电信号的二个光敏二极管的正端分别由中央控制器对第一继电器的切换开关Kl进行控制并接地，负端相互并联并与前置放大模块的第一运算放大器的反相输入端相连接；
[0011]前置放大模块:包括第一运算放大器，该第一运算放大器的两个输入端分别与光敏二极管负端的并联接点和地相连接，第一输出端与第一继电器另一切换开关K2的固定接点连接，变换接点与输入端的切换开关Kl相同步，保持反馈的两个电阻分别与紫外和荧光工作状态相对应，在前置放大模块中对输入的光电流信号转换成电压信号，并进行放大；
[0012]自动增益模块:最初，已成功采用光电倍增管作为光电信号接收元件，使前置放大器的输入光电流由微机组成的中央控制器控制施加于光电倍增管的负高压升高或降低，实现自动调控前置放大器的第一输出端的电压在全波长范围都达到设计的恒定值，以模拟方式实现自动增益的目的；本发明以数字方法可发挥微机数字运算快速、正确和无干扰等优势进行细述:包括自动增益模块I和自动增益模块2分别由模数-数模转换器I和数模转换器2构成，模数-数模转换器I的输入端与前置放大器的第一输出端连接，输出端与第二运算放大器的输入端相连接，由微机组成的中央控制器将前置放大器的电压信号转换成的数字信号，再进行数字信号的放大或缩减，当用作紫外检测时，可使全波长范围各个波长的数字信号在数模转换器I中转换成模拟信号后的电压值都保持相同，实现自动增益的目的，用作荧光检测时数字放大转换成模拟电压值只需放大一定样品检测信号并有较好的信噪比即可；数模转换器2对两种检测器都由中央控制器把模数-数模转换器I的数字信号进行寄存，并把动态和静态变化的不同数字信号转换的电压差值输出至第二运算放大器的输入端，促使噪声处理模块对噪声的处理；
[0013]噪声处理模块:包括第二运算放大器，该第二运算放大器正向输入端与模数-数模转换器I的输出端相连接，第二运算放大器负向输入端与数模转换器2的输出端相连接，用于消除仪器的噪声和漂移；
[0014]对数放大模块:包括第三运算放大器和第四运算放大器，第三运算放大器的输入端与第二运算放大器的第二输出端相连接，第四运算放大器的输入端与第二继电器的切换开关K3的固定接点连接，由中央控制器对第二继电器在紫外和荧光检测时作相对应的切换，第四运算放大器的输出端通过检测信号输出接口使放大后的样品电压信号输出。
[0015]进一步地，所述前置放大模块还包括第一电阻、第二电阻，第一电阻和第二电阻的一端都与第一运算放大器的第一反相输入端相连接，另一端通过第一继电器的切换开关K2与第一运算放大器的第一输出端相连接，所述第一继电器由所述中央控制器驱动。
[0016]进一步地，所述噪声处理模块还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第二运算放大器的同相输入端通过第三电阻与模数-数模转换器I的输出端连接，第二运算放大器的反相输入端通过第四电阻与数模转换器2的输出端连接，第二运算放大器的输出端与对数放大模块输入端连接，所述第五电阻一端与第二反相输入端连接，另一端与第二输出端连接，所述第一电容与第五电阻并联。
[0017]进一步地，所述对数放大模块还包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、双三极管Trl和Tr2 ;所述第三运算放大器的反相输入端通过第六电阻与第二运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的同相输入端接地，第三运算放大器的输出端通过第七电阻与双三极管的两个发射极连接，双三极管的Trl的集电极和基极分别与第三运算放大器的反相输入端和地连接，双三极管的Tr2集电极和基极连接点分别与第二继电器的切换开关K3第一变动接点和第八电阻连接，第八电阻另一端与直流电压+V相连接，第四运算放大器的同相输入端与第二继电器的切换开关K3的固定接点连接，另一变动接点与第二运算放大器