第一篇分光光度计的前世今生

分光光度计的前世今生〔郑翔鹏摘录〕第一节 第一台商用分光光度计是如何诞生的二次世界大战时，美国为了让他们的士兵更加的强壮，所以想给他们补充点维生素〔如图1.1.1的广告〕。但是怎么制造维生素呢，哪些食物中富含有维生素呢？这些问题始终困惑着当时的科学家们。紫外可见分光光度计供给了答案，但是当时这种仪器格外昂贵，而且是手工制造的。〔注：1918年美国国家标准局就研制了世界第一台紫外可见分光光度计，但没商品化，而且不成熟。〕1941年，第一台商用紫外可见分光光度计BeckmanDU横空出世了。它的问世，使维生素的检测变的简洁、快速。Bechman公司设计的第一台原型UV-vis分光光度计，称为ModelA为分光元件，但是后来觉察，玻璃不能用于紫外区，所以，后来制造了ModelB.化，但这种机构过于灵敏和compressed。ModeAModelB都使用一种叫BechmanPHmeter的附加装置作为读出装置。我们知道，PH计其实就是个高阻抗毫伏计，所以它这个PHmeter其实就是个毫伏计，读出放大ModelA和B的微弱电信号。ModelB的波长扫描机构过于灵敏的缺点，又设计了ModelC〔如图1.1.2〕,ModelC使用了一种叫scrolldriveBechman石英棱镜仪器中。ModelC同样使用PHmeter作为读出装置。由于这种分别式设计不便利，使人不快，所以把PHmeter和单色器做在一起，诞生了ModleD〔1.1.3〕注：PHmeter和单色器集成在一起是依据资料上说的，但是比照图.3，图1.1.4，并看不出PHmeter在哪里。注：1.1.31.1.4。1.1.3Graduated:200to2023millimicrons1.1.5中也可以看到这个说明。但是从下面的历史介绍和图1.1.6中，可以觉察，其实更准确应当是220~2023millimicrons220nm~2023nm。ModelD集成电子管放大器，当时为了制造石英棱镜，石英得从巴西运来，但是，由于石英是射频(多的晶振)，所以战时，石英还很难搞到，不过由于美国大兵要吃维生素，所以政府出面解决了这个问题。注：第一台计算机ENIAC就是用电子管做的。电子管目前也还在用，比方一些音频发烧友做的“胆机”。回来再说ModelD,当时ModelD面临着两个挑战。一个是，设计适宜的紫外光源。由于最初使用的是钨灯，而钨灯在可见光区还行，但紫外区，能量1940年，还没有哪个厂家可以制造适合UV-vis使用的氢灯，为此，NationalTechnicalLaboratories〔Bechman公司的前身〕开头自己设计、制造氢灯，灯的问题最终解决了。另一个是挑战是，没有适宜的光电检测器可用于紫外区，当时的光电检测器只能检测350nm~1200nm的光，350nm以下的没有适宜的，为此，RCA设计了个试验用的光电检测器，可以检测低到220nm的光，但是，这个制造批量小，而且不稳定，没方法，最终，ModelD还是使用了这种检测器。由于RCABechman把使用这种检测器的UV-vis命名为BeckmanDU〔1.1.4〕.1.5Beckman公司当时对BeckmanDU做的广告1.1.5中的介绍文字如下：September25,1941,NEWSEDITION注： 杂志名和发表日期FeaturesManyUniqueandFar-ReachingAdvancementsThisprecisioninstrument-theproductofseveralyearsintensivedevelopmentbytheBeckmanresearchstaff-incorporatesmanyinportantadvancementsinthedesignofspectrophotometricequipment,suchas:...thefinesttypeofcrystalquartzmonochromotorwhichcoversthefullspectralrangeofinterestinspectrophotometry-200millimicronsintheultravioletto2023millimicronsintheinfrared.....precisionopticalpartscompletelyprotectedfromdustandfumes.....extralong(100cm)easily-readwavelengthScale.....directreadingsinboth%TransmissionandDesity-simultaneously....continuouslyadjustableSlitMachanismtofiteverypossiblerequirement.....fullscalereadingswithnomianlbandwidths2millimicronsorlessovermostofspectralrange.....straylighteffectslessthan1/10%overmostofthespectralrange.extralong(100cm)easily-readwavelengthScale.1.1.3中，也有个说明是，length:Approximatelyfourfeet1.1.2，有什么想法吗？1.1.6195111301.1.6的放大说明。QUARTZSPECTROPHOTOMETER,BeckmanPhotoelectric.Aself-containedunitwithwhichawidevarietyofresearchandcontrolworkcanbeconductedwithconvenience,speedandprecision.Consistingofquartzmonochromatorwithlightsource,holderforabsorptioncells,twinphototubesandbuilt-inelectronicmeterfortranslatingphototubecurrentsintodirectreadingsofpercentagetransmissionanddensity.SeeGaryandBeck-man,JournaloftheOpticalSocietyofAmerica,Vol.31,No.11.,(Nov.,1941),p.682.Wavelengthscaleapprox.100cmlong,readableandreproducibleto0.1mmuintheultravioletandto1.0mmuintheinfrared,withscaleaccuracyof1mmu.Built-inpotentiometerandelectronicamplifiermakespossibledirectreadingsinpercpntagetransmissionanddensity.Switchposition“0.1“providesaten-foldexpansionofthetransmissionscaleformreaccuratereadingsonsolutionsbelow10%transmission.ThenewmodelNo.2400isprovidedwithaliquid-cooled,castmetallamphousingwhichtakestungsten,hydrogenandmercurylampsmountedonself-aligning,interchangeablebackplates.Inaddition,aresistorboxassembly(notshowninillustration),withthree-positionswitch,isattachedtothephototubecompartmentforrapidandconvenientselectionofproperphototubeloadresistortoregulatethesensitivityforalternateuseintransmissionandflamephotometry.9101-A2.QuartzBeckmanPhotoelectric,ModelDU(No2400),range320to1000mmu,asabovedescribed,withvolttngstenlampinliquid-cooledlamphousingwithinterchangeablebackplate,oneeachultraviolet-sensitiveandcaesium-oxidephototubes,resistorboxassembly,matchedsetoffoursquarefusedCorexglassabsorptioncellsfor10mmliquiddepthand4-placeholder.Withdrycellsforoperatingthemeterbutwithout6-voltstoragebatteryforoperatingthetungstenlampandelectronictubes.1,250.009101-A2.QuartzBeckmanPhotoelectric,ModelDU(No2400),range320to1000mmu,asabovedescribed,withvolttngstenlampinliquid-cooledlamphousingwithinterchangeablebackplate,oneeachultraviolet-sensitiveandcaesium-oxidephototubes,resistorboxassembly,matchedsetoffoursquarefusedCorexglassabsorptioncellsfor10mmliquiddepthand4-placeholder.Withdrycellsforoperatingthemeterbutwithout6-voltstoragebatteryforoperatingthetungstenlampandelectronictubes.1,250.009101-B2.Ditto,ModelDUV,range220to1000mmu,identicalwithabovebutwiththeadditionofultravioletaccessoriesconsistingofonepasrofmatchedfusedsilicaabsorptioncellsfor10mmliquiddepth,hydrogendischargelamponinterchangeablebackplate,andpowersupplyunit,115volts,50/60cycles,a.c....1,575.00注：上面的range320to1000mmu，应当是指波长，mmu全称是什么呢？9101-A2320to1000mmu，这个应当是BeckmanModelD以前的产品。9101-B2220to1000mmu，这个应当BeckmanDU后面的产品了。BechmanDU,它不仅是第一个触及紫外区的有着高准确度的仪器，而且把机一体化仪器概念介绍给了很多科学家。BeckmanDU的仪器构造一.BeckmanDU的光路二.BeckmanDU是如何工作的三.目前的分光光度计目前比较先进的仪器构造，如图1.1.9注