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一、前言

分光光度计作为光谱分析的重要仪器，被广泛用于化学、生物、医药、环境及材料等多个领域。
其核心功能是通过测量物质对特定波长光的吸收强度，实现对样品的定量与定性分析。
赛默飞（Thermo Fisher Scientific）生产的 BioMate 系列分光光度计 凭借高精度光学系统、稳定的电子控制技术及智能化分析软件，成为科研与检测实验室中常用的光谱测量设备。

BioMate 具备多种测量模式，用户可根据实验目的选择不同功能，从单波长吸光度测试到多组分定量分析，从动态反应监控到光谱扫描，均可实现自动化与高精度操作。
本文将系统阐述 BioMate 的主要测量模式、原理、操作流程及应用特性。

二、测量模式的系统结构

BioMate 系统内置六大主测量模式：

1. 固定波长测定（Fixed Wavelength Mode）

2. 波长扫描（Scan Mode）

3. 定量分析（Quantitative Mode）

4. 时间扫描（Kinetics Mode）

5. 多波长测定（Multi-Wavelength Mode）

6. DNA/Protein 测定模式（Nucleic Acid/Protein Mode）

这些模式在操作界面中通过图标化菜单呈现，用户可快速选择进入。不同模式共享统一的光学系统与数据处理平台，但在控制逻辑与算法上各具特点。

三、固定波长测定模式

1. 原理概述

固定波长测定是最基础的测量模式，用于在特定波长下测定样品的吸光度（A）或透过率（%T）。
仪器通过单色器选取特定波长光线，使光通过样品比色皿，检测器记录透射光强，与空白参比信号比较后计算出吸光度值。

2. 操作步骤

1. 开机并完成自检与光源预热；

2. 在主界面选择“Fixed Wavelength”；

3. 设定测量波长（例如 280 nm）；

4. 选择测量单位（A 或 %T）；

5. 放入空白溶液进行“Blank”校正；

6. 放入样品比色皿，点击“Measure”；

7. 结果实时显示，可保存或导出数据。

3. 应用范围

• 核酸、蛋白质浓度测定；

• 药物溶液浓度测定；

• 反应终点法分析；

• 化学比色法吸光度读取。

4. 特点分析

该模式操作简便、响应快速、结果直观，适合常规检测与单组分定量测量，是日常实验室最常用的模式之一。

四、波长扫描模式

1. 测量原理

波长扫描模式通过控制光栅连续旋转，使仪器在设定波长范围内自动扫描样品吸光度。
系统实时记录 $A$-$\lambda$ 数据并绘制光谱曲线，显示吸收峰位置与强度。

2. 操作流程

1. 选择“Scan Mode”；

2. 输入起始波长与终止波长（例如 200–800 nm）；

3. 设置步长（0.5–2 nm）与扫描速度（Slow/Medium/Fast）；

4. 插入空白比色皿进行基线校正；

5. 放入样品比色皿并点击“Start”；

6. 系统自动扫描并绘制吸收光谱曲线。

3. 数据处理功能

• 自动识别主吸收峰与谷值；

• 提供光谱平滑与峰值积分功能；

• 支持图形缩放与导出；

• 可叠加多组光谱用于比较分析。

4. 应用实例

• 样品最大吸收波长（λmax）确定；

• 物质结构与化学键识别；

• 光学纯度与杂质检测；

• 样品稳定性或降解过程监控。

5. 技术特性

波长精度 ±0.3 nm，扫描速度最高可达 6000 nm/min。
扫描结果可导出为数据表或图谱文件，用于后续处理与文档报告。

五、定量分析模式

1. 原理概述

定量分析模式基于朗伯–比尔定律，通过标准曲线法测定未知样品浓度。
系统可自动建立标准曲线、计算线性方程并输出浓度结果。

2. 操作步骤

1. 选择“Quantitative Mode”；

2. 输入分析波长（如 340 nm）；

3. 选择标准曲线法（单点、双点或多点）；

4. 测量系列标准溶液吸光度；

5. 系统自动绘制 $A–C$ 曲线并计算方程 $A=kC+b$；

6. 测量未知样品，自动换算出浓度值。

3. 数据管理

• 可保存多条标准曲线；

• 提供线性相关系数（R²）计算；

• 支持浓度换算与平均值计算；

• 可自动生成报告模板。

4. 应用范围

• 药物含量测定；

• 环境样品中离子或污染物定量；

• 食品添加剂及营养成分分析；

• 生化反应速率定量分析。

5. 优势特点

BioMate 的定量模式算法稳定、线性回归精度高，可实现多组分拟合分析。仪器支持最多 10 个标准点输入，线性相关系数 R2≥0.999R² ≥ 0.999R2≥0.999，保证高精度定量结果。

六、时间扫描模式

1. 测量原理

时间扫描模式用于测定吸光度随时间变化的过程，适合反应动力学研究。
仪器在固定波长下持续记录吸光度随时间的变化曲线，用于计算反应速率常数或半衰期。

2. 操作流程

1. 进入“Kinetics Mode”；

2. 设置波长（如 340 nm）、采样间隔（如 2 s）与总时间（如 300 s）；

3. 完成空白校正；

4. 启动测量，系统自动记录吸光度—时间数据；

5. 可实时查看曲线与数据表。

3. 数据处理功能

• 自动计算斜率（ΔA/Δt）并生成速率常数；

• 支持曲线平滑、截取与导出；

• 提供反应初速法与积分法拟合。

4. 应用示例

• 酶促反应动力学测定；

• 化学反应速率常数研究；

• 药物降解与光敏反应监测；

• 样品稳定性与氧化过程分析。

5. 技术特征

时间分辨率可达 0.1 秒，支持长达 24 小时连续监测，确保反应全程可追踪。

七、多波长测定模式

1. 原理简介

在某些分析中，样品的多个成分对不同波长光有吸收特征。
多波长测定模式可同时在 2–5 个波长下测定吸光度，从而实现多组分定量分析或吸收比计算。

2. 操作流程

1. 选择“Multi-Wavelength Mode”；

2. 输入待测波长（如 230 nm、260 nm、280 nm 等）；

3. 进行空白校正；

4. 测量样品吸光度；

5. 系统显示各波长的吸光度及比值结果。

3. 应用范围

• 核酸纯度（A260/A280）与蛋白质含量测定；

• 多组分混合溶液分析；

• 比色法化学反应中组分分辨；

• 酶反应多波长动态监测。

4. 优势说明

• 一次测定即可获得多波长数据，提高效率；

• 自动比值计算与校正，减少人工计算误差；

• 支持矩阵法多组分分析，适用于复杂体系。

八、DNA/Protein 专用测定模式

1. 功能概述

BioMate 内置核酸与蛋白质分析模块，针对生物样品的吸收特征进行优化。
该模式能自动计算浓度及纯度，常用于分子生物学实验。

2. 测定参数

• DNA/RNA 测定：波长 260 nm；
  浓度计算公式：

  C(μg/mL)=A260×50C (\mu g/mL) = A_{260} \times 50C(μg/mL)=A260×50

• 蛋白质测定：波长 280 nm；
  浓度公式：

  C(μg/mL)=A280×1.55C (\mu g/mL) = A_{280} \times 1.55C(μg/mL)=A280×1.55

• 纯度判断：A260/A280 比值在 1.8–2.0 之间表示高纯度核酸。

3. 特点与优势

• 自动计算吸光度与比值；

• 内置核酸与蛋白质标准曲线模板；

• 支持微量样品测定（最低 1 µL）。

该模式广泛应用于分子克隆、核酸提取及蛋白纯化分析中。

九、测量模式间的联动与数据整合

BioMate 的测量模式可互相配合，实现数据联动与分析整合：

• 在波长扫描模式下确定 λmax，再进入固定波长或定量模式进行测量；

• 在多波长模式下获取特征比值，用于判断样品纯度；

• 通过时间扫描模式分析反应过程的速率常数，结合定量模式求取反应参数。

系统内置数据共享功能，用户可直接在不同模式间切换并调用历史数据，确保实验数据的连续性与可追溯性。

十、数据输出与报告管理

• 自动报告生成：测量结果、曲线图与统计参数可直接生成标准化报告；

• 文件导出格式：支持 PDF、CSV、TXT、PNG 等；

• 数据溯源功能：记录操作时间、用户信息及校准状态；

• 云端存储支持：部分型号可同步至实验室数据管理系统（LIMS）。

十一、测量模式应用实例

十二、仪器测量性能保障

1. 波长准确度与线性响应

BioMate 的波长准确度为 ±0.3 nm，确保不同模式间结果一致。
吸光度线性范围达 3.5 A，覆盖大多数化学与生物样品浓度区间。

2. 光源与检测器稳定性

双光源自动切换系统保证在不同波段下光强均衡；
检测器采用温度补偿设计，避免长时间扫描时漂移。

3. 软件算法优化

系统内置实时平滑算法、动态基线校正与噪声抑制功能，有效提升信号稳定性。

十三、使用与维护建议

• 每次测定前均需进行空白校正；

• 定期校准波长与吸光度精度；

• 测量模式切换后建议重新加载参数；

• 长期使用时间扫描模式时，应注意光源散热；

• 实验结束后导出并备份数据，防止丢失。