分析仪器的发展与应用

分析仪器的发展与应用
 

摘要：科学仪器源于科技创新，是高技术和多学科知识的有机集成，是科学与技术、研究与开发的有机结合。由于生产和科学技术的发展，特别是生命科学和环境科学的发展，加之各种新课题新要求的出现，大大推动了分析仪器的发展。现代分析仪器的任务己不仅仅是简单的分析监测，而是要适应各应用领域实际需解决的问题，与分析科学紧密地联系在1起，对获得的监测数据进行解释，以及时准确地提供相关信息。现代分析仪器是基于多学科的高技术产物。既得益于各种技术成果，又接受其挑战，特别是微电子技术和计算机科学的巨大进步，已成为分析仪器飞跃发展的巨大推动力。文章就此阐述了分析仪器的地位和归纳了分析仪器的发展趋势，并主要介绍工业生产、考古学、生物学这3个方面应用。
关键词：分析仪器；工业生产；考古；生物技术
Modern analysis instrument of development and application
 

Abstract: The scientific instrument comes from science and technology innovation. This is a high technique with many academics knowledge of organic integration. It is the science and technology and research and development of organic combine. Because of production and science technical development, especially the development of life science and environmental science, add of various new topic lately- requested emergence, pushed the development of analytical instrument consumedly. Modern analysis the mission of the instrument F not only is only simple analytical monitor, but want to adapt the problem that each applied realm needs to be resolved physically, with analysis science contact together closely, carrying on to the monitor data for acquiring explain, and hour provide a related information accurately. Modern analysis instrument is according to the high technique outcome of many academics. Since receive benefit in various technique results, and then accept its challenge, especially the huge progress of with micro-electronics technique and calculator science, have become analysis instrument to leap the huge motivation of development. The article elaborated the position of analytical instrument and induced the development trend of analytical instrument now, and introduce industry produce, archeology, biology these three aspect application. 大学排名
Keywords: Modern analysis instrument；Industry produce；Archeology；Biology

引言
从70年代末到现在，以计算机应用为主要标志的信息时代来临，对科学技术发展带来巨大冲击。作为分析化学重要分支的仪器分析亦处于重大变革时期，由于生产和科学技术的发展，特别是生命科学和环境科学的发展，对仪器分析的要求不再局限于“是什么”，“有多少”，而是要求提供更多、更全面的信息，即从常量到微量分析、从微量到微粒分析、从痕量到超痕量分析、从组成到形态分析、从总体到微区分析、从表面分布到逐层分析、从宏观组分到微观结构分析、从静态到快速反应追踪分析、从破坏试样到试样无损分析和从离线到在线分析等等。于是以波谱分析、光谱分析、电化学分析、色谱分析和电镜分析等为主要内容的现代仪器分析的方法和手段，即现代分析仪器，已取得惊人的长足进步，仪器分析方法乃是人类文明发展的必然结果。纵观包括工业、农业、矿物、地质、医药卫生、食品检验、环境保护及监测等在内的众多科学领域，无1离不开现代分析仪器的应用。现代分析仪器的应用使得分析操作简便而快速，同时也保证了痕量物质分析的高灵敏度及精确度。随着计算机的普及和计算机科学的发展，电子计算机与分析仪器的联用使得分析过程实现了自动化，从而大大提高了分析工作的水平。同时各种新的分析方法及分析技术的发展，加之各种新课题新要求的出现，大大推动了分析仪器自身的不断发展，从而形成了1系列在性能和价格等方面更加优越的现代分析仪器，进1步拓展了分析仪器的应用范围。

1　分析仪器在高科技中的地位
我国发展高科技的战略重点是 [1]生物技术、信息技术、激光技术、航天技术、自动化技术、能源技术、新材料等。1991年诺贝尔化学奖获得者恩斯特(Richard R·Ernst)教授讲得好“现代科学的进步越来越多地依靠尖端仪器的发展”。[2] （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
分析仪器是新兴的技术行业，按照最后测量过程中所观测的性质，现代分析仪器可分为10大类：（1）光学分析仪器；（2）电化学分析仪器；（3）色谱分析仪器；（4）质谱分析仪器；（5）放射化学分析仪器；（6）X射线分析仪器；（7）热分析仪器；（8）电镜分析仪器；（9）过程分析仪器；（10）联用分析仪器。
1.1　生物技术
  　以基因工程、细胞工程、发酵工程为主体的生物高技术是当前新技术革命的重要内容，也是当今研究最活跃领域之1。它的发展正在为人类开发新材料、新工艺和新产品创造巨大社会经济效益。如大连理工大学苏志国教授主要研究方向是细胞蛋白质提取及纯化[3]。开展的“微生物细胞的机械破碎和胞内酶的分离”研究已达到国际领先水平。“亲和层析纯化蛋白质的研究”，达到与国外同行相媲美水平，他的成功是离不开现代分析仪器的进步。
    基因工程就是利用基因重组，即对DNA脱氧核糖核酸分子的人工操纵与重新连接技术来生产对人类有用的蛋白质产品。DNA是1种多聚物大分子，是细胞核的组成成份。作为遗传信息的携带者，在生命活动的延续中起关键作用，即遗传基因，核苷酸在DNA分子中排列的顺序构成遗传信息的物质基础。这也正是DNA顺序分析所要研究的对象。因此，DNA顺序分析是分子生物学和基因工程中1项关键技术。它自然离不开DNA顺序分析仪及DNA自动合成仪、多肽自动合成仪和多肽自动顺序分析仪等。
    有机质谱在剖析生物大分子方面有长足进步，其中包括与CG、HPLC、SFC联用、MS-MS等等。英国VG公司最新推出的BIO-Q生物大分子分析专用质谱计，最大分子量可达66000。用这台仪器可以对含有338个氨基酸及1个铁原子的异青霉素N合成酶进行分析，这是1个由重组DNA技术生成的样品。分析的目的在于验证是否丢失了N端蛋氨酸、确认铁原子的存在与否，测得其分子量为38363.4，与预定结果的IPNS分子量减去1个蛋氨酸分子量(38357.8)相1致，其结果证实N端蛋氨酸确实丢失[4]。 中国大学排名
    FT-NMR和电子顺磁共振波谱仪在生物技术领域作用更为突出，31P的NMR对生物工程较有用。31P的自旋量子数为1/2，不存在电4极矩，共振信号较窄，便于观测，31P NMR谱图简单，容易解析。31P的化学位移约为600×10-6相当于1H的40倍，31P的NMR信号相互重叠机会少，无需分离即可同时鉴别或定量测定混合物中各组分含量。
1.2生物医药
  　生物液体中药物、麻醉剂及其代谢产物等分析，由于含量少，干扰多，故所需仪器方法不仅灵敏度要高，选择性要好，而且要快速准确。常用仪器方法有GC，HPI-C，GC-MS，HPLC-MS，GC-FTIR法等。在兴奋剂的检验中，尿样(或血样)，经适当前处理后，用TLC，GC或HPI-C法筛选，然后用GC-MS法确证。根据服用药物类别不同，方法检出限1般为1-100ng水平。毛细管气相色谱和FTIR联用技术是检验复杂混合物中组分的有效方法。最突出特点是具有绝对的鉴别能力。Maylin等用GC-FTIR法鉴定出赛马尿中安非拉酮（Amfepramone)的主要代谢产物是hor-dinine，检出限为50ng。Juvancz用胆汁样品研究了中枢神经兴奋药的代谢机理。样品经适当处理后用GC-FTIR进行分析，结果得出1.3-2苯基-2-氨基丙烷的主要代谢产物为1-(4-经基苯基)-3-苯基-2-氨基丙烷。
1.3环境科学
  　随着世界人口增加、城市化扩展和工业化程度提高，环境污染日愈加剧，造成潜在危机。保护环