AVIV410圆二色光谱仪控温装置改装设计

宋萍

摘 要：圆二色仪器常用于手性蛋白质的测定，然而随着生物、材料手性大分子的研究，常规的圆二色仪器已经满足不了科研工作的需要，本文旨在对AVIV410圆二色光谱仪控温装置进行改装，提出设计思想，以期能实现高温（>100 ℃）及低温（<-10 ℃）条件下的测试。在保证仪器正常运行条件下，主要对仪器的样品室进行改装：低温由低温冷浴箱实现，高温由电热丝加热获得。电控系统（包括继电器，模数转换器及探针等配件）控制样品温度。该装置简洁，容易安装，便于移动。

关键词：圆二色 光谱 控温 改装设计

中图分类号：TH744 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（a）-0045-02

1 圆二色光谱原理及应用

圆二色光谱是光学活性分子对左右圆偏振光吸收不同而产生的特征光谱。圆二色光谱是研究物质光学活性的重要工具，最早在1969年，Greenfield利用圆二色谱分析了蛋白质的基本结构[1]。作为检测生物大分子手性結构的重要测试手段，通过圆二色光谱可获得物质的二级结构，因此被广泛用于有机化学，物理化学，药物化学，生物化学特别是蛋白质折叠及构象研究，DNA/RNA反应，酶动力学等方面科学研究[2-3]。

2 AVIV410圆二色光谱仪结构

圆二色谱仪的基本组成结构如图。主要部件包括光源，起偏器，调制解调器，样品室及检测器等装置（图1）[4]。

光源：AVIV410采用高稳定恒流直流电源控制150W透明石英氙灯。氙灯开启时必须有稳定流速氮气保护。

单色器：使光源发出的光成为单一波长光波。

起偏镜：将单色光转化为平面偏振光。

光电调制器：将透过光变为左、右圆偏振光。AVIV410圆二色光谱仪调制器由MgFI2晶片两面镀电极后，当所加交变电压按照50 Hz频率周期性变化时，晶片的厚度也随之变化，从而交替地获得左、右旋圆偏振光。

样品室：配套尺寸0.01 μm～10 mm，具有搅拌功能及-10℃～75℃温控功能。

检测器：经过样品以后所得圆偏振光信号通过放大器及相敏检测器分别得到直流及交流分量，最后经由运算单元进行计算，输出数据。

3 局限性

圆二色仪器常用于手性蛋白质的测定，然而，随着生物、材料手性大分子的研究，常规的圆二色光谱仪已经满足不了科研工作的需要。AVIV410虽然设置有控温装置，但对于某些特殊光学活性物质圆二色谱测试，例如低温（<-10 ℃）或高温（>100 ℃）条件下监控反应过程中物质圆二色性的变化，仅仅利用原机附带的控温装置是无法达到测试目的的（原机附带-10～75 ℃温控功能）。除此以外，由于外界与反应体系的热量交换，很难保证设定温度与实际测试温度一致，并且温度也很难准确控制。因此本文的出发点是希望在不影响机器正常运行下对该样品室进行改装，希望能拓宽机器测试范围，并为科学工作者提供一些有益的参考[5]。

4 样品室控温系统改装设想

考虑到实验中有光路通过样品，因此为了在测量中准确获取样品室内温度，设计具有探针及磁力搅拌。

低温装置内设冷冻液或液氮冷却系统。如图组件包括冷却液套管，冷却液进口，出口，样品室，样品室探针，电控系统，低温冷浴箱（图2，图3）。该装置的优点是结构简单，移动方便，温度最低可达-160 ℃。温度由电控系统及低温冷浴箱控制，样品温度由探针测得，探针与模数转换器（A/D转换器）相连。如图，信号到达单片机后显示实测温度，当实测温度未达到设定温度时，继电器开始工作，使冷浴箱继续工作。当温度到达设定温度时，系统自动切断降温装置电源。为了提高控温精度，可在冷却液套管中增设电加热器进行补偿，这样冷却液温度可以被控制在设定温度0.5 ℃[6]。

加热装置则相对更简洁，升温装置温度由电热丝及温度电控系统控制：当温度未达到设定温度时，电热丝开始工作。样品温度到达设定温度时，继电器断开触头，电热丝停止加热[7]。

为了避免外界光线及温度对测试的影响，建议在改装的温控装置外配有遮光隔热层，最简易的办法是使用银胶布将温控装置覆盖。

5 结论

圆二色光谱是研究物质光学活性的重要工具，而普通的圆二色谱仪控温装置并不能满足实际测试要求，为了使仪器能在更广温度范围内正常工作，该文提出了AVIV410圆二色光谱仪控温装置改装设计方案，该设计结构简单，移动方便，具有一定的科学性和实用性。

参考文献

[1] 曲世鸣，张鲁殷，薛玉章.园二色性对旋光现象的影响[J].大学物理，2001，20（12）：18-19.

[2] 赵藻藩，周性尧，张悟铭，等.仪器分析[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3] 丁晓岚，高红旗.圆二色光谱在蛋白质结构研究中的应用[J].实验技术与管理，2008，25（10）：48-52.

[4] 陈木子，方魏，王梅.AVIV410型圆二色光谱仪的使用及维护[J].分析仪器，2013（1）：91-93.

[5] 段金友，方积年.圆二色谱在糖类化合物结构研究中的应用[J].天然产物研究与开发，2004，16（1）：48-52.

[6] 时阳，朱兴旺，张保国.低温液体冷却循环器的研究与开发[J].低温工程，2003，131（1）：56-60.

[7] 朱江，李耀会，李小定.X射线低温衍射装置液氮输入器[J].分析仪器，1992（1）：62-63.