國際空間站上的分析儀器——紫外可見(jiàn)分光光度計（一）

    2008年2月7日，亞特蘭蒂斯號航天飛機搭載著(zhù)歐空局研制的哥倫布艙升空，并成功的將其安裝在國際空間站上。哥倫布艙裝備了多種實(shí)驗設備，為人類(lèi)進(jìn)行科學(xué)研究提供了豐富的資源。哥倫布艙內搭載的“生物實(shí)驗室”機柜安裝了一臺具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測能力的分析儀器——紫外可見(jiàn)分光光度計，對空間生命科學(xué)實(shí)驗的過(guò)程產(chǎn)物進(jìn)行在線(xiàn)檢測。

   “生物實(shí)驗室”機柜上的相關(guān)設備

   “生物實(shí)驗室”機柜專(zhuān)門(mén)用于在微重力下開(kāi)展微生物、細胞、植物等生物學(xué)實(shí)驗，支持對植物、無(wú)脊椎動(dòng)物、微生物、動(dòng)物細胞和組織的生物研究。機柜的左半邊為自動(dòng)部分，右半邊為手動(dòng)部分。 宇航員通過(guò)機柜的右半部人工加載具體的生物學(xué)實(shí)驗載荷。在加載完畢后，機柜的左半部分可以進(jìn)行一系列自動(dòng)化操作，為生物學(xué)樣品提供環(huán)境控制并對實(shí)驗過(guò)程產(chǎn)生的液體樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析觀(guān)測。在“生物實(shí)驗室”機柜頂部，有兩臺自動(dòng)分析儀器：一臺顯微鏡和一臺紫外可見(jiàn)分光光度計。紫外可見(jiàn)分光光度計可對液體樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測。

   生物實(shí)驗培養箱：生物實(shí)驗培養箱位于機柜的左半邊中間，屬于自動(dòng)化操作部分。生物實(shí)驗培養箱內有兩個(gè)離心機轉子，在轉子上面安裝了6個(gè)標準生物實(shí)驗容器。具體的生物學(xué)實(shí)驗就是在這樣一個(gè)個(gè)生物實(shí)驗容器內進(jìn)行的。每個(gè)生物實(shí)驗容器上都有溫度和壓力傳感器、電源和數據接口 以及空氣過(guò)濾接口。在生物實(shí)驗容器底部平面還有一些為自動(dòng)操作機構定制的接口，例如能對生 物實(shí)驗容器注入水和營(yíng)養液的隔膜及能被自動(dòng)操作機構推拉旋轉工具操作的接口等。自動(dòng)操作機構通過(guò)這些接口將實(shí)驗過(guò)程中的液體自動(dòng)轉移到紫外可見(jiàn)分光光度計，再由紫外可見(jiàn)分光光度計對液體進(jìn)行自動(dòng)分析。

   自動(dòng)操作機構：生物實(shí)驗培養箱上面一點(diǎn)位置的就是自動(dòng)操作機構，它是“生物實(shí)驗室”機 柜實(shí)現自動(dòng)化的關(guān)鍵機構。自動(dòng)操作機構搭起了生物實(shí)驗容器中實(shí)驗樣品與“生物實(shí)驗室”機柜頂部自動(dòng)分析儀器之間的橋梁。自動(dòng)操作機構擁有靈活的機械臂，使用液體轉移針管將在生物實(shí)驗容器中產(chǎn)生的生物學(xué)實(shí)驗液體產(chǎn)物送到自動(dòng)分析儀器，讓自動(dòng)分析儀對樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析。

   紫外可見(jiàn)分光光度計：

   紫外可見(jiàn)分光光度計是一種分析檢測儀器，利用朗伯比爾定律（吸光度與濃度的關(guān)系）通過(guò)測量樣品的吸光度來(lái)得到樣品濃度。

   紫外可見(jiàn)分光光度計的設計參數：紫外可見(jiàn)分光光度計的光源為氘燈和鎢燈的復合光源，通過(guò)光纖傳輸光能；樣品池為封閉式流動(dòng)樣品池；后端探測器為兩個(gè)蔡司公司生產(chǎn)的紫外、可見(jiàn)光波段探測器。蔡司探測器內部的分光器件選用了平場(chǎng)凹面全息光柵。平場(chǎng)凹面全息光柵兼具色散和成像功能，將入射狹縫像色散后，成像于后端的線(xiàn)列探測芯片上。因為只使用了一個(gè)光學(xué)元件， 所以此結構具有緊湊、牢固的特點(diǎn)。