分析仪器的基本结构及性能指标

2.1.2　分析仪器的基本结构及性能指标

1.分析仪器的基本功能框架

现代分析仪器种类繁多，设备复杂，采用的工作原理各不相同。即使有相同的工作原理的同一类仪器，也有多种型号，其结构也有很大差异。但它们的基本功能框架结构是一致的，主要包括：①样品信息的激发源；②样品支承装置及其环境条件的控制附件；③特征信号的遴选系统；④特征信号的检测及转换电路；⑤信号加工与处理部件；⑥记录与显示系统；⑦电源系统与辅助设备，如真空系统，高低温装置等。对于大型分析仪器，信号处理、分析及整机的协调工作，由专用计算机来完成。如图2－1所示。

图2-1　现代分析仪器的基本功能框架

2.分析仪器的主要指标

分析仪器除特定的技术指标外，有其共同的指标要求。

（1）灵敏度与检出限

仪器的灵敏度是指在稳定状态下输出量与输入量之比。灵敏度可用导数式表示

S＝dR/dQ

式中R为输出量，Q为输入量。当输出量与输入量成线性关系时，可用增量表示

S＝ΔR/ΔQ

比值越大，仪器的灵敏度越高，表示被测量有微小变化时，仪器就能产生足够的响应信号。

仪器检出限是指仪器在确定的实验条件下，可检出的最低量或最低浓度。它与仪器的测量噪声有关，是定量分析的必要条件。测定限是指仪器实际能够定量测定的组分含量的下限。它受到校准曲线在最低浓度区域的线性关系、试剂浓度、玷污等的限制，测定限在数值上往往高于检出限。

（2）线性

线性是指仪器的输出与输入呈一次函数关系，其特性曲线是一条直线。通常仪器的输入输出关系总是希望具有线性特性，这样既可以方便地均匀刻度指示仪表，又可以在整个测量范围内具有相同的灵敏度。但实际上许多测量仪器，尤其是传感器的输入输出特性总是具有不同程度的非线性。

（3）稳定性和零漂

在规定的工作条件下，输入保持不变，在一定时间的连续运行中，仪器输出量保持不变的能力称为仪器的稳定性。常用单位时间的仪器测量值变化占满量程值的百分数来表示。一般仪器对环境条件（气压、温度、湿度、磁场、电场、振动等）都有具体要求。稳定性可用漂移、波动、噪声或重复性表示。在零输入时，输出的变化为零漂。当外界温度每变化1℃时输出量的变化称为温度漂移。在规定时间内，温度不变的条件下，输出量的变化称为时间漂移。

（4）分辨率

各类分析仪器有自己的分辨率指标：①光谱类仪器的分辨率是指将波长相近的两条谱线（带）分开的能力；②质谱仪器的分辨率是指仪器能使样品中不同质量的组分分离辨认的能力；③色谱的分辨率定义为色谱图上两个相邻峰的保留值之差与各自半峰宽和之比；④核磁共振波谱仪的分辨率是指仪器分辨相邻谱线的能力。

（5）响应时间

响应时间表示当被测信号发生变化时，仪器输出信号跟随变化的快慢。一般以被测信号开始响应到仪器的响应达到最后指示值的90％时所需要的时间，单位为s。