儀器分析的應用與發展

摘? 要：電子技術與計算機技術的飛速發展，使儀器分析的發展日新月異。探討了儀器分析在各領域的應用與發展趨勢。

關鍵詞：儀器分析;應用;發展

分析化學是研究物質組成的科學，它包括化學分析和儀器分析兩部分。化學分析是基礎，儀器分析是主要發展方向。儀器分析在我國的石油、化工、冶金、地質、國防、環境保護、食品、生命科學、藥物、材料科學、外層太空探索等領域的應用突飛猛進。在精密儀器分析制造方面也發展迅速，自動化和半自動化儀器不斷涌現。目前，分析儀器開始進入微型化、微機化、智能化、自動化和聯用化的發展趨勢。

一、儀器分析的應用

隨著科學技術的不斷進步，儀器分析技術不斷得以發展，廣泛應用于食品、醫療、生產和科研等諸多領域。

（一）環境保護方面

環境污染是人類生存的致命殺手。環境監測的數據可以告訴我們環境污染對人類健康的危害和對地球環境的影響，為環境科研機構提供可靠的監測數據。如癌組織分析中，含鎳、鈹、硒較多;香煙煙霧中含致癌物質苯并芘;水中、空氣中的有害物質，農作物中的農藥殘毒，含量都是微量，需儀器分析來分析解決。所以，儀器分析是環境監測的核心，所有的現代分析儀器和手段都能得到應用。

（二）食品工業方面

隨著人們生活質量的提高，食品安全問題不斷得到重視。近年來，三聚氰胺、塑化劑、孔雀石綠、瘦肉精、蘇丹紅等一系列問題的出現，使食品安全檢測備受關注。目前在食品分析檢測中采用GC、HPLV、氨基酸自動分析儀、AAS及可進行光譜掃描的紫外-可見光分光光度計、熒光分光光度計等儀器來檢測。如用AAS測定食品中的微量元素，用GC測定農作物中的農藥殘留及其他有機物，用氨基酸儀對食品中的氨基酸進行定性和定量測定等。所以，現代儀器分析方法與手段引入食品工業，大大促進了食品工業的發展，并保證了食品的質量與安全。

（三）石油和化學工業方面

由于石油和化學化工產品的特殊性、復雜性，常規分析的難度很大。所以，先進的儀器分析技術成為必需。例如IR、UV、高效毛細管色譜、NMR、GC-MS聯用等已在石油、化工生產和科研中廣泛應用。對大型氮肥廠的氣體分析、有機化工廠的控制分析、石油工業的天然氣、油田氣、裂解氣，采用先進的氣相色譜技術分析。對原油中的氣體、汽油、柴油至潤滑油的組成都做了系統的分析。對石油中的無機元素采用了AAS、AES、X射線熒光光譜、極譜、微庫侖、離子選擇性電極等先進分析手段，解決了微量元素的分析。

（四）冶金分析方面

因煉鋼技術的發展，新鋼種的研制及計算機對生產的自動控制，對分析提出了全新的要求。所以，儀器分析必須具備分析速度快、靈敏度高和智能自動化好的要求。當前常用的有AAS、AES、ICP等。在黑色冶金與有色冶金方面，化學分析在仲裁分析及濕法快速分析中仍有重要作用。如氧氣頂吹轉爐煉鋼只需二十多分鐘，而爐前分析是關鍵。采用ICP光譜，X射線熒光光譜，幾分鐘就可測20多個元素，可電傳在車間顯示分析結果，滿足了快速煉鋼的要求。對鋼鐵及合金物相（成分、形態、分布、晶體結構等）及表面分析已采用電子探針、離子探針、電子光譜等。

（五）藥物分析方面

儀器分析在藥物的成分分析、結構分析、中草藥分析中應用廣泛。如混合物分離，采用GC、LC。藥物的結構分析采用IR、UV、NMR、MS等先進手段與方法。

（六）科學研究方面

科學研究領域的發展都離不開儀器分析的檢測，它是科學實驗的眼睛。例如生物學發展至今的分子生物學，主要引入了大量的高精密實驗觀測手段和檢測手段，如NMR、激光發射光譜儀、色譜儀等，而HPLC可以分析和制備核糖核酸。

二、儀器分析的發展

儀器的創新是知識創新與技術創新的結晶，分析儀器是科學儀器的重要組成部分。分析儀器的發展是現代科學、經濟和社會發展的重要基礎和推動力之一，分析儀器的主要應用領域正向生物醫學領域轉移。目前儀器分析的發展趨勢主要表現為：

（一）分析儀器的微型化和智能化

隨著量子計算機、光子計算機、DNA計算機等的不斷應用，計算機也將越來越微型化、智能化。如ICP直讀光譜儀、X射線熒光光譜儀都已微機化、自動化，幾分鐘內自動報出幾十個分析結果;國產色譜數據處理機，能自動打印出色譜圖、保留時間、歸一化法并報出各組分的含量。

（二）多機聯用化

為解決復雜課題，根據各儀器特長，利用計算機軟件和硬件將兩種以上的儀器組合在一起，形成一套完整、快速、靈敏、高效、智能的多機聯用設備。如GC、HPLC分離效能最好，而IE、MS在定性、確定分子結構的能力最佳，所以將計算機分別與GC-MS聯用，HPLC-MS聯用，GC-IR聯用等。

（三）分析儀器的網絡化

隨著經濟全球化和全球網絡化，大型實驗室的數量將減少，但其資源將得到更充分的發揮。因為它可以面向全世界為所有“網民”服務。

（四）建立和發展虛擬儀器

由電子測量儀衍生的虛擬儀器概念已經逐步被更多領域所接受，對實現“柔性”分析檢測系統具有明顯的推動作用。利用計算機、儀器硬件和專門的應用軟件，構成虛擬儀器，使其既具有傳統儀器的基本功能、又能由用戶根據自己的需求變化隨時定義，實現多種多樣的應用要求。虛擬儀器不但靈活可變、功能強大，而且作用方便，便于技術升級更新，價格也低廉。

（五）應用領域正向著生物醫學領域轉移

分析儀器在保障人類健康生活、監控病人病情、預防災害發生等方面也都起著重大的作用。沒有新型DNA分析儀的進一步發展，人類也很難在防病、治病特別是在防治癌癥和各種遺傳病方面對現有基因圖譜加以利用。

總之，現代分析化學已成為科學技術的先進領域，儀器分析方法的不斷改進與設備技術的不斷提高，對科學技術的發展、人類健康生活和物質產品的質量提供保障。

作者簡介：肖乾偉，男，1981年6月出生，漢族，四川隆昌人，本科學歷，高級講師，研究方向：基礎化學，特別是分析化學方向。