六類分析儀器詳細介紹及應用

分析儀器是用于物質成分、結構及物理特性分析的高新技術設備，按功能和應用可分為光譜、色譜、質譜、電化學、現場檢測及樣品前處理六大類。以下從原理、特點及應用領域展開介紹：

一、光譜分析儀器

原理：通過測量物質對光的吸收、發射或散射特性，獲取化學組成及結構信息。

1. 原子吸收光譜儀（AAS）

   • 原理：將待測元素轉化為原子蒸氣，通過特征光吸收強度與濃度成反比的關系進行定量分析。

   • 特點：靈敏度高、選擇性好，但需單元素空心陰極燈，無法同時測定多元素。

   • 應用：化工、地質、環境、食品等領域微量金屬元素分析（如鉛、鎘、汞）。

   
   

2. 紫外-可見分光光度計（UV-Vis）

   • 原理：利用物質對紫外或可見光的吸收特性進行定性、定量分析。

   • 特點：操作簡便、成本低，適用于液體樣品。

   • 應用：水質檢測、藥物分析、食品添加劑測定。

   
   

3. 紅外光譜儀（IR）

   • 原理：通過分子振動-轉動能級躍遷產生的特征吸收峰，鑒定官能團或化學鍵。

   • 特點：非破壞性分析，可鑒定未知物結構。

   • 應用：有機化合物結構分析、聚合物材料鑒定、藥品成分分析。

   
   

4. 核磁共振儀（NMR）

   • 原理：利用原子核在磁場中的能級躍遷，獲取分子結構信息。

   • 特點：試樣用量少、準確性高，但設備昂貴。

   • 應用：有機化合物結構測定、藥物代謝研究、蛋白質結構分析。

   
   

二、色譜分析儀器

原理：利用物質在固定相和流動相間的分配差異實現分離。
典型儀器：

1. 氣相色譜儀（GC）

   • 原理：以氣體為流動相，通過色譜柱分離混合物，檢測器將組分轉化為電信號。

   • 特點：高選擇性、高分離效能、高靈敏度，適用于揮發性物質。

   • 應用：環境監測（大氣污染物）、石油化工（烴類分析）、食品（香料成分）。

   
   

2. 高效液相色譜儀（HPLC）

   • 原理：以液體為流動相，通過高壓泵輸送樣品至色譜柱，實現高沸點、熱不穩定物質的分離。

   • 特點：分辨率高、速度快、自動化程度高。

   • 應用：醫藥（藥物純度檢測）、生物化學（蛋白質分離）、環境（多環芳烴分析）。

   
   

三、質譜分析儀器

原理：將分子離子化后按質荷比（m/z）分離，獲取分子量及結構信息。
典型儀器：

1. 四極桿質譜儀

   • 原理：通過四極場穩定特定質荷比的離子，實現質譜掃描。

   • 特點：結構簡單、成本低，但分辨率有限。

   • 應用：環境監測（揮發性有機物）、臨床檢驗（藥物代謝產物）。

   
   

2. 飛行時間質譜儀（TOF-MS）

   • 原理：離子在電場中飛行時間與質荷比平方根成正比，實現快速分離。

   • 特點：分辨率高、掃描速度快，適用于大分子分析。

   • 應用：蛋白質組學（肽段分析）、代謝組學（小分子代謝物）。

   
   

3. 串聯質譜（MS-MS）

   • 原理：通過兩級或多級質譜分析，獲取前體離子與產物離子的質量關系。

   • 特點：可實現復雜混合物中低濃度化合物的定量分析。

   • 應用：臨床毒理學（藥物濫用檢測）、環境科學（持久性有機污染物）。

   
   

四、電化學分析儀器

原理：通過測量物質的電化學性質（如電位、電流）獲取成分信息。
典型儀器：

1. 電位滴定儀

   • 原理：通過測量電位變化確定滴定終點，實現定量分析。

   • 特點：精度高、適用于復雜基質樣品。

   • 應用：食品（酸度測定）、環境（重金屬離子濃度）。

   
   

2. 離子選擇電極分析儀

   • 原理：利用特定離子選擇電極的電位響應進行定量分析。

   • 特點：操作簡便、響應快，但選擇性受干擾離子影響。

   • 應用：水質檢測（氟離子、氯離子）、生物醫學（血鉀、血鈉測定）。

   
   

五、現場檢測分析儀器

原理：便攜式設計，適用于現場快速檢測。
典型儀器：

1. 便攜式X射線熒光光譜儀（XRF）

   • 原理：通過X射線激發樣品，測量特征熒光強度進行定性、定量分析。

   • 特點：非破壞性、多元素同時檢測，但靈敏度較低。

   • 應用：土壤重金屬污染篩查、合金成分分析、藝術品鑒定。

   
   

2. 拉曼光譜儀

   • 原理：利用拉曼散射效應獲取分子振動信息，實現物質鑒定。

   • 特點：無需樣品預處理、適用于固態樣品。

   • 應用：毒品檢測、爆炸物識別、藥物真偽鑒別。

   
   

六、樣品前處理設備

原理：通過物理或化學方法對樣品進行濃縮、凈化或衍生化。
典型儀器：

1. 固相萃取儀（SPE）

   • 原理：利用固相吸附劑選擇性富集目標化合物，實現樣品凈化。

   • 特點：操作簡便、回收率高，適用于復雜基質樣品。

   • 應用：環境水樣中農藥殘留分析、食品中添加劑提取。

   
   

2. 微波消解儀

   • 原理：利用微波加熱加速樣品消解，實現無機元素的前處理。

   • 特點：消解速度快、試劑用量少，但需控制溫度防止揮發損失。

   • 應用：土壤中重金屬消解、生物樣品（頭發、血液）前處理。