仪器分析的应用与发展

摘  要：电子技术与计算机技术的飞速发展，使仪器分析的发展日新月异。探讨了仪器分析在各领域的应用与发展趋势。

关键词：仪器分析;应用;发展

分析化学是研究物质组成的科学，它包括化学分析和仪器分析两部分。化学分析是基础，仪器分析是主要发展方向。仪器分析在我国的石油、化工、冶金、地质、国防、环境保护、食品、生命科学、药物、材料科学、外层太空探索等领域的应用突飞猛进。在精密仪器分析制造方面也发展迅速，自动化和半自动化仪器不断涌现。目前，分析仪器开始进入微型化、微机化、智能化、自动化和联用化的发展趋势。

一、仪器分析的应用

随着科学技术的不断进步，仪器分析技术不断得以发展，广泛应用于食品、医疗、生产和科研等诸多领域。

（一）环境保护方面

环境污染是人类生存的致命杀手。环境监测的数据可以告诉我们环境污染对人类健康的危害和对地球环境的影响，为环境科研机构提供可靠的监测数据。如癌组织分析中，含镍、铍、硒较多;香烟烟雾中含致癌物质苯并芘;水中、空气中的有害物质，农作物中的农药残毒，含量都是微量，需仪器分析来分析解决。所以，仪器分析是环境监测的核心，所有的现代分析仪器和手段都能得到应用。

（二）食品工业方面

随着人们生活质量的提高，食品安全问题不断得到重视。近年来，三聚氰胺、塑化剂、孔雀石绿、瘦肉精、苏丹红等一系列问题的出现，使食品安全检测备受关注。目前在食品分析检测中采用GC、HPLV、氨基酸自动分析仪、AAS及可进行光谱扫描的紫外-可见光分光光度计、荧光分光光度计等仪器来检测。如用AAS测定食品中的微量元素，用GC测定农作物中的农药残留及其他有机物，用氨基酸仪对食品中的氨基酸进行定性和定量测定等。所以，现代仪器分析方法与手段引入食品工业，大大促进了食品工业的发展，并保证了食品的质量与安全。

（三）石油和化学工业方面

由于石油和化学化工产品的特殊性、复杂性，常规分析的难度很大。所以，先进的仪器分析技术成为必需。例如IR、UV、高效毛细管色谱、NMR、GC-MS联用等已在石油、化工生产和科研中广泛应用。对大型氮肥厂的气体分析、有机化工厂的控制分析、石油工业的天然气、油田气、裂解气，采用先进的气相色谱技术分析。对原油中的气体、汽油、柴油至润滑油的组成都做了系统的分析。对石油中的无机元素采用了AAS、AES、X射线荧光光谱、极谱、微库仑、离子选择性电极等先进分析手段，解决了微量元素的分析。

（四）冶金分析方面

因炼钢技术的发展，新钢种的研制及计算机对生产的自动控制，对分析提出了全新的要求。所以，仪器分析必须具备分析速度快、灵敏度高和智能自动化好的要求。当前常用的有AAS、AES、ICP等。在黑色冶金与有色冶金方面，化学分析在仲裁分析及湿法快速分析中仍有重要作用。如氧气顶吹转炉炼钢只需二十多分钟，而炉前分析是关键。采用ICP光谱，X射线荧光光谱，几分钟就可测20多个元素，可电传在车间显示分析结果，满足了快速炼钢的要求。对钢铁及合金物相（成分、形態、分布、晶体结构等）及表面分析已采用电子探针、离子探针、电子光谱等。

（五）药物分析方面

仪器分析在药物的成分分析、结构分析、中草药分析中应用广泛。如混合物分离，采用GC、LC。药物的结构分析采用IR、UV、NMR、MS等先进手段与方法。

（六）科学研究方面

科学研究领域的发展都离不开仪器分析的检测，它是科学实验的眼睛。例如生物学发展至今的分子生物学，主要引入了大量的高精密实验观测手段和检测手段，如NMR、激光发射光谱仪、色谱仪等，而HPLC可以分析和制备核糖核酸。

二、仪器分析的发展

仪器的创新是知识创新与技术创新的结晶，分析仪器是科学仪器的重要组成部分。分析仪器的发展是现代科学、经济和社会发展的重要基础和推动力之一，分析仪器的主要应用领域正向生物医学领域转移。目前仪器分析的发展趋势主要表现为：

（一）分析仪器的微型化和智能化

随着量子计算机、光子计算机、DNA计算机等的不断应用，计算机也将越来越微型化、智能化。如ICP直读光谱仪、X射线荧光光谱仪都已微机化、自动化，几分钟内自动报出几十个分析结果;国产色谱数据处理机，能自动打印出色谱图、保留时间、归一化法并报出各组分的含量。

（二）多机联用化

为解决复杂课题，根据各仪器特长，利用计算机软件和硬件将两种以上的仪器组合在一起，形成一套完整、快速、灵敏、高效、智能的多机联用设备。如GC、HPLC分离效能最好，而IE、MS在定性、确定分子结构的能力最佳，所以将计算机分别与GC-MS联用，HPLC-MS联用，GC-IR联用等。

（三）分析仪器的网络化

随着经济全球化和全球网络化，大型实验室的数量将减少，但其资源将得到更充分的发挥。因为它可以面向全世界为所有“网民”服务。

（四）建立和发展虚拟仪器

由电子测量仪衍生的虚拟仪器概念已经逐步被更多领域所接受，对实现“柔性”分析检测系统具有明显的推动作用。利用计算机、仪器硬件和专门的应用软件，构成虚拟仪器，使其既具有传统仪器的基本功能、又能由用户根据自己的需求变化随时定义，实现多种多样的应用要求。虚拟仪器不但灵活可变、功能强大，而且作用方便，便于技术升级更新，价格也低廉。

（五）应用领域正向着生物医学领域转移

分析仪器在保障人类健康生活、监控病人病情、预防灾害发生等方面也都起着重大的作用。没有新型DNA分析仪的进一步发展，人类也很难在防病、治病特别是在防治癌症和各种遗传病方面对现有基因图谱加以利用。

总之，现代分析化学已成为科学技术的先进领域，仪器分析方法的不断改进与设备技术的不断提高，对科学技术的发展、人类健康生活和物质产品的质量提供保障。

作者简介：肖乾伟，男，1981年6月出生，汉族，四川隆昌人，本科学历，高级讲师，研究方向：基础化学，特别是分析化学方向。