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舞氘弄燈&氘光見峰之 你是我的眼—氘燈:成就實驗之美

發布時間:2019-09-10   點擊次數:1688次

舞氘弄燈&氘光見峰之

你是我的眼—氘燈:成就實驗之美

小小一只氘燈,看似平凡無奇,冥冥之中卻決定著實驗的終質量,成就您我的實驗美好。給自己一點細心與耐心,你我一同走進這擁有神奇智慧與魔力的小小的氘燈,品賞一下它充滿絢麗輝煌光彩熠熠的無窮魅力與輝煌燦爛的一生。

Steiner1927年研制成功氫燈,作為分析儀器紫外連續光源;

Munch 1935 探究了金屬氧化物涂覆的熱陰極(燈絲),并研究了熱陰極和陽極之間用金屬板隔離的燈結構,這些結構已經與現在氘燈的結構相同。

Levikov1961年采用氘氣體代替氫氣充入燈中,自此氘燈誕生。之后一批前赴后繼的科學家與工程師執著于氘燈的改進和發展技術研究,使得氘燈的使用壽命和穩定性能得以延長,繼而在各種分析儀器例如HPLC、紫外-可見分光光度計和原子吸收光譜儀中得到了廣泛的應用[1]。

一、氘燈工作原理:

氘燈是在氫燈的基礎上發展起來的, 與氫燈相比, 它有輻射強度高、穩定性好、壽命長等優點。如圖1所示它有陰極、陽極和屏蔽罩組成。為了避免陰極電弧光斑干擾,在陰極旁設置了一片擋光片,光柵設計成半球形碗狀使得光束輸出更加集中,提高其輻射強度。光窗設計成矩形有利于增大其輻射角,燈的外殼采用透過紫外光*的石英材料,管內充有一定壓力的高純氘氣。

1氘燈的硬件設計結構

氘燈是一種靠等離子體,(失去電子的原子與被電離后的原子團產生的正負離子組成的離子化氣體狀物質,從宏觀上看,整體上呈現電中性的電離氣體)放電發光光源。如圖2所示,氘燈工作時, 即燈絲通電加熱后,發射出自由電子,陽極加上電壓,燈絲陰極發射的熱電子在電場加速下向陽極運動與氘氣分子實現非彈性碰撞繼而使氘氣分子激發,當氘分子分解成氧原子時多余的能量輻射光子,由于電子能量的隨機性所以該輻射為一定波段的連續光譜,具體而言主要在 170-400nm區域,如圖3所示為氘燈的光譜分布,其中486.0nm、583.0、656.1nm為氘燈的三條特征譜線如圖4。

2氘燈的紫外發光原理

3氘燈的光譜分布[1]

4氘燈的特征譜線圖[1]

 

、氘燈的分類:

按插腳可大致分為兩種:一種是有三只插腳(又稱插座式)的氘燈,另一種是帶有三根插腳引線的氘燈。帶有三只插腳的氘燈,一般都注有陰極和陽極標志,以便于用戶使用時辨認。目前國外生產的氘燈,基本上都是屬于帶有三只插腳形式的氘燈。三根插腳引線的氘燈中,有兩根插腳引線為陰極(一般為黑色或藍色),一根插腳引線為陽極(一般為紅色)。我國生產的氘燈中,大多數為帶有三根插腳引線模式的氘燈。插座式氘燈的優點是發光點的高度固定不變(但不可能不變,一般誤差在0.1~0.2mm),調換新氘燈時不需要調節氘燈發光孔的高度。而帶有三根插腳引線的氘燈,則更換新氘燈時,一定要調節發光孔中的發光點的高度,對使用者來講,不是很便捷。

如圖5所示分別為國外氘燈與國內氘燈對比

 

三、氘燈主要技術指標[2]

技術指標

國外

國內

預熱電壓與電流

交流供電:

2.5V,4A;10V,0.8A

直流供電:12±1V,0.8A

交流供電:

2.5V,4A;10V,0.8A

直流供電:12±1V,0.8A

觸發電壓/起輝電壓

300-600V

200-400V

工作電壓/管壓降

75±15V

75±15V

工作電流

180-350mA

180-350mA

噪聲

光通量±0 .4或相對輻射強度±0.4%(220nm)

光通量±0 .4或相對輻射強度±0.4%(220nm)

漂移

≤0.5%(220nm)

≤0.5%(220nm)

壽命

≥2000h

1000h-2000h

壽命判定標準

把新氘燈測試數據作為100,被測試氘燈的能量不足新燈的50%,則認為被測氘燈壽命到期

四、氘燈國內外主要生產廠家:

 

Note:有幾個品牌和公司沒有查到對應的氘燈產品型號,沒有進行確認。

五、氘燈的應用場景與更換標準

氘燈應用場景

用途

氘燈壽命到期判斷

液相色譜(HPLC-UV

UV/DAD[3]

一直點燈失敗

毛細管電泳(HPLC-UV

UV/DAD

光窗附近嚴重發黑

原子吸收光譜儀(AAS)

光源

點燃數小時后能量<50%

紫外可見分光光度計(UV-Vis)

UV

管壓降>90V75±15V

環境監測設備

光源

管壓降<60V75±15V

薄層色譜

光源

漂移波動嚴重

薄膜厚度測量

光源

累計使用小時≥規定壽命

半導體檢驗

光源

出現非線形現象

顯像密度計

光源

正常進樣峰很小

色度計

光源

系統氘燈能量自檢不通過

煙氣分析儀

光源

N/A

Note

1、不用手直接接觸氘燈,避免手上的油脂污染;

2、不要頻繁開關氘燈,氘燈的開關次數與其正常使用時間成反比;

3、待燈冷卻之后才能再次開啟,氘燈如果在未冷卻狀態時被打開,很可能造成燈絲整體結構的破壞;

4、避免檢測器受到物理沖撞,燈亮時受到撞擊,很可能將燈絲弄壞甚至弄斷;(因為當氘燈點亮時其溫度有2700K度,此時燈絲幾乎是液態的。)

六、氘燈的選擇

因不同廠家設計生產氘燈的規格不同,經常會遇到替換氘燈與原裝氘燈外觀不一致的情況;在采購氘燈時,務必在合同上標明氘燈匹配的儀器品牌和型號。

另外的氘燈的選擇上,也要根據不同的使用情況以及慎重斟酌做出購買決定。

1、如果是GMP實驗室,對數據準確性、完整性以及儀器性能要求很高的實驗室,請盡量選擇原廠家原型號對應的氘燈,以免由于錯誤選擇氘燈,引起不必要的麻煩。

2、如果是針對研發以及non-GMP實驗室可以適當考慮采用性價比更高的國產代替*的氘燈,因為國產與進口氘燈的性能和水平已經越來越接近;

3、如果是針是對價格與成本非常關注的企業或實驗室,可以更多的考慮采用性價比更高的國產代替*的氘燈,這樣既可以滿足實驗的性能,也可以節省一大筆實驗室費用;

4、對于本身就是國產的儀器例如伍豐液相、依利特液相、通微液相等國產品牌,可以直接選購原廠家或者國產替代都是一種非常不錯的選擇。

5、對于直接從原廠家直接購買還是從代理商手中購買更加合適。這個可以根據不同情況進行區分。首先假如你是擁有數百臺安捷倫或者島津或者沃特世或者賽默飛的大客戶制藥廠或外包企業,具備與儀器廠家談判話語權與溝通的實力,當然肯定可以拿到一個批量的采購折扣或優惠的價格,這就叫做客大欺店。

另外一種情況,就是你就像股市當中的散戶,小企業小實驗室,這樣你的存在與價值貢獻,對于巨型外資儀器制造廠商而言,可有可無,所以給你的價格或折扣可想而知,肯定沒有優勢。對您而言,的選擇是代理商購買或者也可以選擇國產替代進口。,這樣一方面代理商有著強烈的合作意愿與開拓意識,多數會給出比較優惠的價格,以求與您建立長久穩固的合作地位。

七、編者寄語:多維競爭,有為擔當,中國智造,未來

總之一句話,有錢任性,沒錢,那咱們就量力而行。反正吃十塊錢的稻花香大米與吃兩塊錢的本地大米,都可以填飽肚子。亦或者去吃十幾塊錢的路邊攤,或者去吃五的幾百塊的自助餐,都可以解決填飽肚子的需求。有句話叫存在必有其合理性,也有其客觀性,我們既不能一味的崇洋媚外,也不能一直對國產嗤之以鼻。因為一個產品的如果想變好,除了制造工藝和制造水平的提升之外,更加需要的是量產與問題爆發,這樣才會迎來產品質的飛躍,國產才有機會去PK進口,去跟進口品牌站在同一個競爭層面。

倘若你不用,我不用,你嫌棄,我嫌棄,終將走向的將是進口的持續壟斷與零競爭。后的惡果將是進口配件耗材或儀器的價格每年持續上漲,你的成本不斷的提高。就像小米、VIVO、APPO、HUAWEI的存在與創新,迫使蘋果、三星、諾基亞等曾經的世界一線手機品牌在國內價格降到我們普通人可以購買的水平。這樣消費者有了更多的可以消費得起的手機選擇,同時也給了國內手機品牌生存與創新的機會,獲得可以躋身世界*的可能,著中國智造走出,走向世界。請大家本著客觀的態度去理解與解讀國產儀器制造企業與品牌,倘若不能以鼓勵與認可的態度,也請不要用埋怨與抱怨的心態來評價和定義他們,我個人覺得國產儀器的確是步履維艱,進退兩難,外有強大的幾大*儀器制造企業的多維絞殺與圍追堵截,內有萬千對國產抱有質疑與排斥者。請記住唇亡齒寒,倘若國產全線放棄,那對他們而言,多就是關門歇業不*而已。對您而言,終也將選我可選,挑無可挑,只能買高價的儀器與耗材,只能用不菲的設備與配件。所以,我堅信存在即合理,也選擇祝福與鼓勵,也堅信多維的競爭,將會帶來品質的提升與價格的低走。

在眾多民營光源配件的技術企業當中,沈陽鎂匯科技是一家深耕光源配件資深技術企業,致力于分析測試儀器光源等核心部件,包括氘燈、氙燈、元素燈、PID燈等,是國內頗具影響力的分析測試儀器光源部件生產制造企業。另外國內還有很多其他的氘燈生產制造企業,在此不再逐一枚舉。

同樣我們更應該正視國產與進口在領域還存在很大差距,還不是一個量級,這其中既有外商投入巨資潛心鉆研的科技成果,有意或無意建立的技術壁壘,也有國內產業技術水平的局限,更有國產企業自身的困境與迷茫。

 

希望國內企業可以更多的涌現出一個個像華為一樣的有理想有信仰的有為企業,既能悶聲發大財,也敢于挑戰與打破科學技術壁壘,開拓自己的一番天地。海闊憑魚躍,天高任鳥飛。祝國產民族企業再接再厲,愈挫愈勇,可以早些實現自己的宏偉愿景,在自己擅長的領域,創造屬于自己的神話與傳奇。

參考文獻:

1.楊嘯濤,長壽命氘燈特性及其應用,中國無機化學,2011,3,第1卷第1期。

2.李昌厚,氘燈質量評價方法探討,分析儀器,2009,第4 期。

3. 楊三東,二極管陣列檢測器波長校準方法研究及評價,中國測試,2018,7,第44卷,第7期。

 

文章來源:實驗室儀器與分析 公眾號

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