什么是分析仪器?

[拼音]：fenxi yiqi

[外文]：analytical instrument

测定物质的组成、结构和某些物理特性的仪器。物质分析包括定性分析、定量分析、结构分析和某些物理特性的分析。不同物质在各种物理和化学性质上都存在质的和量的差异，颜色、气味、导热系数、吸收光能的波长和磁性的不同等。分析仪器正是利用这些特点来完成定性分析和结构分析的。例如，红外分光光度计就是利用不同物质吸收红外线辐射能时对波长有选择性来实现定性分析的。但是，大多数物质在各种物理和化学特性上往往没有质的不同，只有量的差异，而且这种差异往往并不十分显著，这就无法辨认某些物质。因此，利用分析仪器来进行定性分析，首先必须充分地认识待分析物质以及与其共存的其他物质的各种物理和化学特性，以待分析物质与其他物质的质的不同或量的显著差异作为选用或制造分析仪器的依据。

用分析仪器进行定量分析，是以物质存在量与转换成的某种物理量（如电量、热量等）之间具有一定的函数关系为依据的。例如红外分光光度计是根据待测物质量的差别，吸收特定波长的辐射能不同，将所吸收的辐射能转换成热能，或进一步转换成电量，而存在量的多少与转换成的电量变化之间具有一定的关系。通过对电量的测量就可以确定待测物质的存在量。

分析仪器的应用领域十分广泛，有的用于生产过程分析，有的用于环境监测，还有许多用于各个学科和企业部门的实验室。为了适应不同的需要，分析仪器的结构比较庞杂。各种用途和种类不同的分析仪器的结构，大体上都可以归纳为图中的几个基本构成部分，但某些具体仪器可能只具有其中几个部分。现代许多分析仪器已配有微处理器或微型计算机，其功能更为完备，尤其是仪器本身的自动化程度大为提高。

取样系统的任务是将一定量的、能真实代表待分析对象的样品取出并送入各个测量环节。取样系统可包括：能耐各种介质腐蚀、高温、高压、低温和低压等各种条件的取样管、取样器；抽吸或增压、减压装置；以及除去有害或对分析有干扰的杂质的一系列过滤器和反应器等。

它对取得的样品流进行适当的处理，使其压力、温度和流量等参数符合分离系统和检测系统的要求。因此，它可能包括压力、温度和流量等参数的比较简易的调节装置。

在大型分析仪器或各种谱仪中，为了实现多组分分析或样品的全分析，往往都采取先分离后检测的办法，即利用物理或化学主法分离，分析样品中的各种组分。例如，色谱仪中的色谱柱、质谱仪中的质量分析器等就是最典型的分离系统。

检测系统是分析仪器的核心，它将各种成分量、结构量和物性量转换成为易于测量的各种电量（如电阻、电容、电流、电压和频率等）。在分析仪器中，上述各种量往往不能直接转换成易于测量的电量，一般须经过中间转换，如先转换成温度、压力或光通量等，而后再转换为电量。由成分量或结构量的变化所引起的转换量的变化十分微小，如转换为温度时可以低达10-5℃的变化量，并要求精确定量。因此，分析仪器的检测器结构往往比较复杂，对工艺、材料的要求也较高。

这一系统的任务是将检测器的输出信号加以处理，而后显示。

分析仪器往往对被测对象的介质条件和环境条件，如环境气氛、温度、压力和电源参数等十分敏感。为了保证精确度，对这些条件都有较高的要求。为了降低这些要求，在仪器内部往往设计有对各种条件波动进行补偿的装置，以消除或降低条件波动对测量造成的影响。

在分析仪器中，几乎都有对电源稳定的要求（包括电压、电流及频率）。

分析仪器广泛应用于工业生产过程监控、环境保护、生物化学和医疗、空间探索和军事等各个领域，是现代科学研究中一种重要的技术手段。

（1）工业生产过程监控：化工、石油、冶金、热电站、食品、制药等许多工业生产部门，为提高产品产量和质量、降低生产成本、节约原料和能源消耗、消除或减少污染，常需对原料、燃料、中间产物、最终产品、排放的废水和废气等的化学成分和特性进行连续、自动监测和控制。因此，必须配备各种自动分析仪器，即过程分析仪器。例如，锅炉运行时使用氧分析器测量烟道的氧含量，并根据测量结果控制燃烧，以提高热效率。又如用过程质谱计监视分析氧气顶吹炼钢转炉的尾气，以提高钢坯的生产效率。

（2）环境监测：监测的目的是确定危害人类和其他生物成长的有害物质及其存在量。根据监测的结果，可对环境进行相应的治理。

（3）生物化学和医疗：生物化学和医疗是分析仪器应用的重要方面，包括临床诊断、病情监护、新药研究、药物和药效检测以及生物和生理过程的研究等。

分析仪器主要有以下两种分类方法：

（1）根据所应用的物理和化学原理分类，可以分为电化学式、热学式等10类（见表）。其中利用电化学原理的电化学式分析仪器，又可分为电导式、电位式和电解式等。

（2）根据所施加的能量形式分类，有光能式、热能式和电磁场式等。

参考书目

周昌震、李树田编著：《分析仪器》，机械工业出版社，北京，1980。威拉德等著，李树田译：《仪器分析法》，机械工业出版社， 北京，1982。(H.H.Willard and others，Instrumental Methods of Analysis，D.Van Nostrand Co.，New York，1974.)

参考文章

分析仪器选购注意事项有哪些?电气技术

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