在HPLC的检测器中，经常有科技工作者用一块或几块滤光片组成简单的单色器，可以得到一定光谱带宽的单色光(光谱带宽一般都很大)。在很多要求不高的情况下，它经常被使用，并且有时效果很好。

光栅单色器常用的光栅有刻画光栅、全息光栅、复制光栅等，其中又分为平面光栅、凹面光栅、中阶梯光栅等(还可以细分)。一般光学类分析仪器中使用的光栅多为复制光栅。

光栅单色器最重要的性能技术指标是杂散光、光谱带宽、波长准确度等。其中，杂散光最重要。杂散光的来源很多，主要有九个方面：

(1)灰尘沾污光学元件(如光栅、棱镜、透镜、反射镜、滤光片等)；

(2)光学元件被损伤，或光学元件产生的其他缺陷(如光栅、透镜和反射镜、棱镜材料中的气泡等)；

(3)准直系统内部或有关隔板边缘的反射；

(4)光学系统或检测器没有做适当的屏蔽，“室光”直接进入光学系统；

(5)热辐射或荧光引起的二次电子发射：

(6)狭缝的缺陷；

(7)光束孔径不匹配；

(8)光学系统的像差；

(9)单色器内壁黑化处理不当。

以上九个方面中，光栅产生的杂散光占总杂散光的70％～80％。

经过长期实践，感到HPLC单色器设计时特别需要重视的有关问题如下。

(1)特别重视杂散光。因为单色器是HPLC仪器的主要组成部分之一，是分析误差的来源之一，它限制仪器分析样品浓度的上限。设计者应对单色器的杂散光进行认真测试。单色器杂散光的测试方法与HPLC仪器整机的杂散光测试方法相同(将在本书的HPLC整机主要性能技术指标测试方法中详细介绍)。

(2)注意选择单色器类型。一般HPLC仪器中．多采用C-T型的光路形式，它的光路是对称的，并且杂散光比较小。所以设计者应该尽量采用C-T型的光路形式。但是，对此类单色器的准直镜、物镜的设计非常重要C如果入射狭缝不在准直镜的焦面上，会严重影响射向光栅的平行光的质量，严重影响比尔定律的偏离，即增加分析误差。如果出射狭缝不在物镜的焦面上，会损失光能量，使仪器整机的信噪比降低(灵敏度降低)。但是近几年来，国内外HPLC的设计者喜欢采用一块N型凹面光栅、入射狭缝和出射狭缝三个元件组成光栅单色器，它的特点是简单、杂散光小，特别适用于做HPLC的单色器。

(3)单色器的狭缝高度设计也是很重要的问题，并且一般的科技工作者不大重视这个问题。根据仪器学理论，由于像差(场曲)的关系，从单色器射出的单色光，在谱线的两头都是弯曲的。一般来讲，出射狭缝应根据像差设计成弯曲的形状，这还没有引起大家的重视。

(4)单色器的密封非常重要，这也是我国有些光学类分析仪器(特别是各类色谱、光谱仪器)与国外的差距之一。由于密封不好，在使用过程中会有灰尘进入单色器，沾污光学元件，从而增加仪器的杂散光、降低仪器的灵敏度和使用寿命。

(5)HPLC单色器的光学元件应该镀二氧化硅(SiO₂)保护膜。这是我国的HPLC仪器故障率较多、老仪器的灵敏度容易下降的主要原因之一。目前，有些HPLC仪器的设计者，还不大重视光学镀膜问题。往往在镀膜时碰到问题就绕道，甚至对一些关键的光学元件干脆不镀膜。这是不妥当的。作者认为我们必须对这些问题引起高度重视。

(6)要特别重视对光栅的选择和筛选。光栅是光学类分析仪器的核心元器件之一。它决定仪器的光学分辨率和仪器整机的杂散光、仪器的波长范围(影响仪器的适用性)。因此，设计时要认真挑选或筛选光栅。

(7)关于单色器内部的黑化处理。为了防止或减少杂散光，要对单色器内部进行黑化处理。在这个问题上，有些科技工作者处理不够慎重。例如，有的科技工作者为了降低单色器的杂散光，设计单色器时，采用黑纸糊在单色器的内壁上。这样做的结果，一是糨糊干后会脱落。二是糨糊中含有水分，会使单色器的光学元件因为潮湿而长霉(光学元件长霉后，就会是永久性的损坏，没有修复的可能)：这些现象的产生，主要是设计者不了解仪器学理论，没有从仪器学上去理解设计、处理光学元件的问题。

经过多年的实践，认为在设计HPLC的光栅单色器时，特别需要注意以下问题。

(1)光栅的挑选。我们设计单色器时，要根据被设计的HPLC仪器的类别考虑。如果是设计UVD，就应该首先分析光栅在UVD中的作用：这个作用归纳起来，大致有三点：一是分光；二是能量传递；三是光线转向。并且，分光是最主要的作用。因此，设计HPLC的UVD时，就要选择条数多的光栅(一般选择1200gr/mm的光栅)。因为HPLC的UVD都采用发射连续光谱的光源，靠光栅从光源的连续光谱中分出窄带光作为分析测试线，光栅的条数越多，分辨本领越高，UVD的分辨率就越高。HPLC的UVD使用的光栅，大多为1200gr/mm。如果要求分辨率很高，也可以采用1800gr/mm,2400gr/mm或条数更多的光栅。同时，希望光栅的波长范围越宽越好。HPLC的UVD的光栅，一般要求波长范围为190～900nm(光电倍增管做光接收器)，或190～1100nm(硅光电池做光接收器)。

(2)单色器类型的选择。如前所述，单色器的类型与杂散光有关。有些类型的单色器本身的结构就决定了它的杂散光大(如Mouk型、Ebet型)；有些单色器的结构就决定了它的杂散光较小(如使用最多的C-T型)。因为杂散光是单色器最重要的一项性能技术指标，所以在选择单色器类型时要注意。

(3)狭缝的设计。从仪器学理论讲，HPLC的UVD的单色器出狭缝谱面上的谱线是弯曲的，而狭缝又有高度问题，所以设计狭缝时，要考虑谱线弯曲问题。但是，目前国内的光谱仪器的出射狭缝基本上都不是弯曲的，这个问题应该引起注意。

(4)物镜和准直镜焦距的设计。单色器的准直镜和物镜的焦距与单色器的分辨率有关。一般来讲，单色器的分辨率越高，物镜和准直镜的焦距就要求越长。HPLC使用的单色器，因为物镜和准直镜的焦距短，分辨率不可能很高。否则，就不能实现小型化。

(5)物镜和准直镜焦距的相对孔径的设计。我们主张采用大的物镜和准直镜孔口径。因为物镜和准直镜的大口径，可以改善相对孔径(D/f；D为口径，f为焦距)，提高对光信号的利用率，增大HPLC仪器UVD的信噪比(提高灵敏度)。

(6)闪耀波长位置的选择。所谓闪耀波长，就是光能量输出效率最高的波长，一般要根据不同类型仪器的要求，来选择闪耀波长的位置。绝大多数HPLC使用的UVD，闪耀波长应该选在紫外区，一般应该在240～260nm的地方。可见光区应该选择在400nrn左右。

(7)光栅输出能量的平坦度选择。在光栅的波长范围内，除闪耀波长外的其他波长的输出能量，应该越大越好。输出曲线最好是平坦的(实际上不可能)或比较平坦的。

相关链接：HPLC的单色器的设计（一）