紫外二极管分析

二极管阵列检测器与峰纯度分析1引言 在药物色谱分析方法开发过程初步完成后，需要对分析方法进行验证，验证的内容包括定量限，精密度和专属性等内容…一些人认为分析方法的专属性是首选必须明确的验证项目，如果分析方法专属性不够，最终会影响准确度等验证内容，得出错误的结论。除了传统的验证专属性的方法外，峰纯度（Peak Purity）检查越来越多的用于评价方法的专属性，可以提供峰纯度的检测器有多通道紫外可见光检测器，二极管阵列检测器（DAD）和质谱(MS)。目前一般药物实验室都配备有二级管阵列检测器，在多种资料和国内药物分析培训中，建议在使用二极管阵列检测器做峰纯度分析时候，主峰的纯度因子应大于980。实际上，该建议的纯度因子及其相关参数表述是安捷伦（Agilent）色谱工作站光谱部分采用的峰纯度检查表现形式，别的色谱工作站会采取不同的表现形式，如waters的化学工作站采取计算峰纯度角与阈值角来比较峰纯度的。下面我们以安捷伦的chemsation中光谱选项涉及到的相关参数和处理过程为例讨论二极管阵列检测器与峰纯度分析过程。2评估峰纯度的原理 不同的化合物具有不同的形状的光谱（这里讨论的是紫外-可见光光谱图），在光谱上不同波长比值是一定的，如果色谱峰是均匀的同一种物质，那么在色谱峰流出的各个时间点，不同波长的比值是一定的。图1显示的是同时检测两个波长（信号A和信号B）的色谱图，下图显示的是两个波长（A/B）的比值图。纯的色谱图比值是恒定的，显示为一条直线，不纯的比值图是有波动的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/10/201210150742_396570_2265735_3.jpg图1 如果用双波长检测器，同时检测两个波长并绘制比值图就可以评价峰纯度了，问题是选择那两个波长呢？如果选择的其中一个波长几乎没有吸收呢？只选择两个波长比值来评价整个峰纯度足够吗？有没有更加优化的办法呢？二极管阵列检测器可以解决上述问题。二极管阵列检测器可以实时提取色谱流出物的光谱，并采用合适的算法比较色谱峰每个时间点的光谱图，这远比比较光谱图上两个波长点更加准确和可行。下面我们讨论二极管阵列检测器考察峰纯度的过称（以Agilent为例）。3二极管阵列检测器和分析峰纯度的方法 二极管阵列检测器与普通的紫外-可见光检测器的最大构造不同是不对穿过检测池的进行分光。二极管阵列检测器在检测池的后方分光，全波段的光到达二极管阵列并产生信号。二极管阵列检测器可以实时获得检测池物质的紫外-可见光吸收光谱图，这是普通紫外-可见光检测器无法完成的。基于二极管阵列检测器以上特性，安捷伦的chemstation 采用两种方式显示峰纯度：（1）光谱归一化法；（2）光谱相似曲线。 光谱归一化法比较简单，选取色谱图上的3-5个点（这些点一般是峰开始，峰上升，峰顶点，峰下降，峰结束等色谱峰对称的几个点，因为二极管阵列是实时获取光谱图，当然你可以在色谱上选择更多的点），提取这些点的光谱图，把这些点的光谱图叠放，吸收值归一化，看这些光谱图是否重合，从重合的程度来判断峰的纯度。图2显示的是光谱归一化法评价色谱峰纯度，保留时间7.8min的色谱峰光谱图不能完全重合，显然该色谱峰是不纯的。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/10/201210150748_396571_2265735_3.jpg图2 光谱归一化法直观，与其相比光谱相似曲线从计算相似因子入手，绘制相似曲线，评价峰纯度过程更加精细化，相似因

紫外线传感器又称UV传感器， UV固化机是能够发出可利用的强紫外线的一种机械设备。它已被广泛应用于印刷、电子、建材、机械等行业。UV固化机的种类和样式因其所光固的产品不同而有所不同，但其最终的目的是一致的，就是用来固化UV油漆或UV油墨等。UV固化装置由光源系统、通风系统、控制系统、传送系统和箱体等五个部分组成。[img=,613,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220925431398_768_3332482_3.jpg!w613x306.jpg[/img]UV固化在英文中称UVCuring 或 UV Coating，UV固化是光化学反应，即液态的UV照射可固化材料经印刷或涂布到承印物或工件表面，经UV光线照射实现硬化的过程，UV固化与传统的干燥过程相似，但原理不同，传统的干燥一般借助于涂敷材料中溶剂的挥发而形成硬化，而UV固化交联则无溶剂挥发。UV光源系统的不同，也决定了监测其光源强度的紫外线传感器使用具有一定的差异，目前市面上常见的UV固化机中大部分使用的是UV汞灯，在喷涂行业，印刷行业，鞋业方面，木业方面，PCB、LCD行业（金属卤素灯管）工艺品上光等领域都有UV固化的身影。使用此类光源时，会产生大量的热量。会导致灯管附近的温度偏高，温度一般可达到100℃左右，目前紫外线传感器的基材大致分为GaN，SiC和GaP。GaN基材的传感器耐温不能超过85℃，GaP基材的耐温范围大约在125℃以内。SiC材质的传感器耐温值可以达到170℃。高功率发光二极管没有红外线发出。被照射的产品表面温升5°C以下,而传统汞灯方式的紫外线固化机一般都会使被照射的产品表面升高60－90°C，使产品的定位发生位移，造成产品不良。UV-LED固化方式最适宜塑料基材、透镜粘接及电子产品、光纤光缆等热敏感、高精度的粘接工艺要求。采用大功率LED芯片和特殊的光学设计，是紫外光达到高精度、高强度照射；紫外光输出达到8600mW/m2的照射强度。采用最新的光学技术和制造工艺，实现了比传统汞灯照射方式更加优化的高强度输出与均匀性，几乎是传统汞灯方式照射光度的2倍，使UV粘合剂更快固化，缩短了生产时间，大幅度提高了生产效率。针对一般的温度（80℃以下），只要是对应波段的传感器均能满足大部分的需求，一般传感器或者内置放大的电流的传感器能承受的温度范围均在85℃内。在温度范围内工作，传感器主要需要考虑的因素就是传感器能承受的最大辐射强度。一般来说GaN系列材质的传感器能够承受的最大辐射强度大约为100mw/cm2，建议传感器在没有安装衰减器时，紫外线的辐射强度不要超过50mw/cm2，高强度的辐射强度会大大降低紫外线的寿命，但是SiC材质的传感器能很好的承受高强度辐射。检测范围为190-570nm（445nm峰值响应）的GaP材质的紫外线传感器的检测范围可以从420uw/cm2到4.3W/cm2，由于内部集成有放大电路，故使用温度范围是-25~85℃。[img=,394,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220925560512_2079_3332482_3.jpg!w394x291.jpg[/img]针对365nm，385nm，405nm等波段的紫外线传感器，目前市面上质量比较好的主要有工采网从国外进口的紫外光电二极管 - SG01D-5LENS，SiC具有独特的特性，能承受高强度的辐射，对可见光几乎不敏感，产生的暗电流低，响应速度快和噪音低。这些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的上佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号（响应率）的温度系数也很低， 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。请注意这个装置需要配置相应的放大器。紫外光电二极管 SG01D-5LENS 参数：[img=,690,365]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220926064442_3394_3332482_3.jpg!w690x365.jpg[/img]

紫外线传感器又称UV传感器， UV固化机是能够发出可利用的强紫外线的一种机械设备。它已被广泛应用于印刷、电子、建材、机械等行业。UV固化机的种类和样式因其所光固的产品不同而有所不同，但其最终的目的是一致的，就是用来固化UV油漆或UV油墨等。UV固化装置由光源系统、通风系统、控制系统、传送系统和箱体等五个部分组成。[img=,613,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220923425977_2623_3332482_3.jpg!w613x306.jpg[/img]UV固化在英文中称UVCuring 或 UV Coating，UV固化是光化学反应，即液态的UV照射可固化材料经印刷或涂布到承印物或工件表面，经UV光线照射实现硬化的过程，UV固化与传统的干燥过程相似，但原理不同，传统的干燥一般借助于涂敷材料中溶剂的挥发而形成硬化，而UV固化交联则无溶剂挥发。UV光源系统的不同，也决定了监测其光源强度的紫外线传感器使用具有一定的差异，目前市面上常见的UV固化机中大部分使用的是UV汞灯，在喷涂行业，印刷行业，鞋业方面，木业方面，PCB、LCD行业（金属卤素灯管）工艺品上光等领域都有UV固化的身影。使用此类光源时，会产生大量的热量。会导致灯管附近的温度偏高，温度一般可达到100℃左右，目前紫外线传感器的基材大致分为GaN，SiC和GaP。GaN基材的传感器耐温不能超过85℃，GaP基材的耐温范围大约在125℃以内。SiC材质的传感器耐温值可以达到170℃。高功率发光二极管没有红外线发出。被照射的产品表面温升5°C以下,而传统汞灯方式的紫外线固化机一般都会使被照射的产品表面升高60－90°C，使产品的定位发生位移，造成产品不良。UV-LED固化方式最适宜塑料基材、透镜粘接及电子产品、光纤光缆等热敏感、高精度的粘接工艺要求。采用大功率LED芯片和特殊的光学设计，是紫外光达到高精度、高强度照射；紫外光输出达到8600mW/m2的照射强度。采用最新的光学技术和制造工艺，实现了比传统汞灯照射方式更加优化的高强度输出与均匀性，几乎是传统汞灯方式照射光度的2倍，使UV粘合剂更快固化，缩短了生产时间，大幅度提高了生产效率。针对一般的温度（80℃以下），只要是对应波段的传感器均能满足大部分的需求，一般传感器或者内置放大的电流的传感器能承受的温度范围均在85℃内。在温度范围内工作，传感器主要需要考虑的因素就是传感器能承受的最大辐射强度。一般来说GaN系列材质的传感器能够承受的最大辐射强度大约为100mw/cm2，建议传感器在没有安装衰减器时，紫外线的辐射强度不要超过50mw/cm2，高强度的辐射强度会大大降低紫外线的寿命，但是SiC材质的传感器能很好的承受高强度辐射。检测范围为190-570nm（445nm峰值响应）的GaP材质的紫外线传感器的检测范围可以从420uw/cm2到4.3W/cm2，由于内部集成有放大电路，故使用温度范围是-25~85℃。[img=,394,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220923569282_8779_3332482_3.jpg!w394x291.jpg[/img]针对365nm，385nm，405nm等波段的紫外线传感器，目前市面上质量比较好的主要有工采网从国外进口的紫外光电二极管 - SG01D-5LENS，SiC具有独特的特性，能承受高强度的辐射，对可见光几乎不敏感，产生的暗电流低，响应速度快和噪音低。这些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的上佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号（响应率）的温度系数也很低， 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。请注意这个装置需要配置相应的放大器。紫外光电二极管 SG01D-5LENS 参数：[img=,690,365]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220924091402_1665_3332482_3.jpg!w690x365.jpg[/img]

二极管检测器有优势 光电二极管阵列检测器（以下简称二极管检测器）也是紫外检测器的一种，一般也能实现紫外-可见光的检测功能。现在市场上主要还是以紫外检测器为主，二极管检测器还处于青年期，它的应用还不够多。 二极管检测器的一些特点铸就它势必会有很大的发展空间，在分析应用中会占有一席天地。 下面就介绍下二极管检测器相比紫外检测器的一些主要特点和发展前途。 二极管检测器是由一系列光电二极管以不同的组合排列而成，一般有256个的，512个的，1024个的，现在市场上最多的也是1024个的。它采用的是单波长、多波长和全波长检测，功能很多，大家经常采用的是全波长检测。它可实现三维色谱图，实现多波长检测和多通道检测。对于单个物质具有多个可实现的检测波长和某些同分异构体类或检测波长非常接近的物质时，选择最佳的检测波长和实现分离度不好也能非常准确的检测出来就显得非常的有优势。更有优势的是它可在一张色谱图上通过选择不同的波长实现不同的检测结果。比如下面这个样品，实现混合物完全分离非常难，基本分离也是比较难的，如果采用二极管检测器检测，那就容易的多了。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410181833_518953_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410181837_518957_2498430_3.png 二极管检测器发展到现在发展的还不是很成熟，和紫外检测器相比还有一些劣势，比如造价较高，结构较复杂，灵敏度不够高等。 二极管检测器的这些劣势可能是它结构较复杂，造价较高而没被各大厂家重视而没发展起来。随着基础工业、高新工业的发展，我想这些问题会越来越不是问题，最近几年这种检测器的市场占有率就明显多了起来。 希望国内外的各大厂家都能重视二极管检测器的发展，把它的造价减下去，灵敏度搞上来，把它的优势发展的淋漓尽致。另外这种检测器到1024个二极管时，二极管数量越多，性能越强大。那么我们是不是能把二极管的数量再往上增加些呢，比如2048个、4096个等等。 期望二极管检测器能快速发展，能被市场广泛认可。