1. 顯微鏡的目鏡和物鏡的特點是什麼區別是什麼
將微小物體或物體的微細部分高倍放大，以便觀察的儀器或設備。它廣泛應用於工農業生產及科學研究。生物學和醫學工作者在業務中也經常使用顯微鏡。大致分為光學顯微鏡和電子顯微鏡。 光學顯微鏡 即以可見光為光源的顯微鏡。普通的光學顯微鏡在結構上可分為光學系統和機械裝置兩個部分。光學系統主要包括目鏡、物鏡、聚光器、光闌及光源等部分。機械裝置主要包括鏡筒、鏡柱、載物台、鏡座、粗細調節螺旋等部分（圖1 [光學顯微鏡]）。其基本光學原理如圖2[光學顯微鏡成像原理模式圖],圖中左邊小的凸透鏡代表短焦距的一組透鏡，稱物鏡。右邊大的凸透鏡代表長焦距的一組透鏡，稱目鏡。被觀察的物體(AB)放在物鏡焦點(f)稍外的地方。物體的光線通過物鏡後在目鏡焦點(f)稍內方形成一個倒立的放大實像(BA)。觀察者的眼睛通過目鏡將該實像(BA)進一步放大為一個倒立的虛像(BA)。 目鏡位於顯微鏡筒的上方，一般由兩個凸透鏡構成。它除了進一步擴大物鏡所形成的實像之外，也限制了眼睛所觀察的視野。按放大率分,常用目鏡有5倍、10倍和15倍三種。 物鏡一般位於顯微鏡筒的下方，接近所觀察的物體。由8～10片透鏡組成。其作用一是放大(給物體造成一個放大的實像）,二是保證像的質量,三是提高解析度。常用物鏡可按放大率分為低倍 (4×)、中倍(10×或20×)、高倍 (40×)和油浸物鏡(100×)。多個物鏡共同鑲在換鏡轉盤上，可以按需要轉動轉盤選擇不同倍數的物鏡。 顯微鏡的放大倍數為目鏡倍數乘物鏡倍數，如目鏡為10倍，物鏡為40倍,則放大倍數為40×10倍（放大400倍）。優良的顯微鏡可放大2000倍，可分辨相距1×10cm的兩點。 當白光通過凸透鏡時,波長較短的光（藍紫色）,其折射度大於長波長的光（紅橙色），因此，成像時在像周出現各色光譜圍繞,並且有一圈藍色或紅色的輝光,這種顏色上的缺陷稱為色差。由於光線進入（和離開）透鏡鏡面各部分的角度不同，從透鏡四周透過的光線與從透鏡中心透過的光線相比，其折射角度較大。因此，成像時在像周出現模糊而歪曲的影像。這種成像面彎曲的缺陷稱為球面差。一系列形狀、結構和距離不同的凸和凹透鏡組互相配合，便能最大限度地糾正色差和球面差，形成一個明亮、清晰而准確的影像。這就是目鏡或物鏡分別由一組透鏡構成的緣故。這種透鏡稱為平場消色差透鏡。 光線從一種介質（如空氣）投射到另一種較為緻密的介質(如玻璃)中時會彎向「法線」（與介質交界面垂直的一條線）,如圖3 [光線通過物鏡時的情況]中的BOA線。光線由緻密介質(玻璃)進到不緻密介質(空氣)中時會偏離「法線」，如AOB線(圖3a)當光線穿過聚光鏡玻璃(折射率為1.51)進入空氣時同樣會偏離,向外折射,因此進入物鏡的光量減少很多，像的分辨力也降低。使用100倍物鏡時,如果在物鏡和蓋玻片之間充以油液（折射率同樣為1.51）以隔絕空氣，則光線幾乎可以不折射地進入物鏡，這就增加了像的亮度和解析度。這種物鏡稱為油浸物鏡(圖3b)。 聚光器位於顯微鏡台的下方，可會聚來目光源的光線，將光量集中於標本，使標本受到光強適度的均勻照射。聚光器的下端裝有孔徑光闌（光圈）以控制光束的粗細。 普通光學顯微鏡的照明光源位於聚光器的下方，為特製的照度均勻的強光燈泡，並且配有可變電阻，可以改變光線的強度。 由於普通光學顯微鏡的光源光線自鏡體下方向上透射，通過聚光鏡、物鏡，達到目鏡，因此在醫學及生物學研究中必須將被觀察的樣品切成能透過光線的、厚約6m 的薄片，並且要進行染色以顯示不同的組織和細胞等細微結構。整個加工過程稱常規組織製片技術，包括選取適當的組織材料經甲醛（福爾馬林）液固定，逐級酒精脫水，石蠟包埋，用切片機將組織切成薄片裱在玻璃片上，再經蘇木素―伊紅染料著色，最後將組織玻片封固在光學樹脂膠內。制好的組織玻片可長期保存。 顯微鏡的目鏡和物鏡安裝在鏡筒的兩端，它們的距離是固定的。將組織玻片放在載物台上，旋轉粗調螺旋使載物台接近物鏡。組織切片進入物鏡第一焦平面，目鏡內即可見標本內的組織影像。然後用細調螺旋使目鏡內的影像清晰即可進行觀察。改換放大倍數時就要調換目鏡或物鏡。 醫學和生物學常使用的光學顯微鏡 有下列12種： 暗視野顯微鏡 在普通光學顯微鏡台下配一個暗視野聚光器（圖4）,來自下面光源的光線被拋物面聚光器反射，形成了橫過顯微鏡視野而不進入物鏡的強烈光束。因此視野是暗的，視野中直徑大於 0.3m的微粒將光線散射，其大小和形態可清楚看到。甚至可看到普通明視野顯微鏡中看不見的幾個毫微米的微粒。因此在某些細菌、細胞等活體檢查中常常使用。 實體顯微鏡 由雙筒目鏡和物鏡構成。放大率 7～80倍。利用側上方或下方顯微鏡燈照明。在目鏡內形成一個直立的放大實像，可以觀察未經加工的物體的立體形狀、顏色及表面微細結構,並能進行顯微解剖操作,也可以觀察生物機體的組織切片。 熒光顯微鏡 在短波長光波(紫外光或紫藍色光,波長250～400nm）照射下，某些物質吸收光能，受到激發並釋放出一種能量降級的較長的光波（藍、綠、黃或紅光，波長400～800nm），這種光稱熒光。某種物質在短光波照射下即可發生熒光，如組織內大部分脂質和蛋白質經照射均可發出淡藍色熒光，稱為自發性熒光。但大部分物質需要用熒光染料（如吖啶橙、異硫氰酸熒光素等）染色後，在短光波照射下才能發出熒光。熒光顯微鏡的光源為高壓汞燈，發出的紫外光源經過激發濾光片(此濾光片可通過對標本中熒光物質合宜的激發光)過濾後射向普勒姆氏分色鏡分色鏡將激發光向下反射,通過物鏡投射向經熒光染料染色的標本。染料被激發並釋放出熒光,通過物鏡,穿過分色鏡和目鏡即可進行觀察。目鏡下方安置有屏障濾片(只允許特定波長的熒光通過)以保護眼眼及降低視野暗度(圖4 [熒光顯微鏡光學原理])。熒光顯微鏡的特點是靈敏度高，在暗視野中低濃度熒光染色即可顯示出標本內樣品的存在，其對比約為可見光顯微鏡的 100倍。30年代熒光染色即已用於細菌、黴菌等微生物及細胞、纖維等的形態觀察和研究。如用抗酸菌熒光染色法可幫助在痰中找到結核桿菌。40年代創造了熒光染料標記蛋白質的技術，這種技術現已廣泛應用於免疫熒光抗體染色的常規技術中，可檢查和定位病毒、細菌、黴菌、原蟲、寄生蟲及動物和人的組織抗原與抗體，可用以探討病因及發病機理，如腎小球疾病的分類及診斷，乳頭瘤病毒與子宮頸癌的關系等。在醫學實驗研究及疾病診斷方面的用途日益廣泛。 偏光顯微鏡 從光源發出的光線通過空氣和普通玻璃時，在與光線垂直的平面內的各個方向以同一振幅進行振動並迅速向前方傳遞，這是光的波動性原理。空氣與普通玻璃為各向同性體，又稱單折射體。如果該光源的光通過一種各向異性體（又稱雙折射體）時，會將一束光線分為各只有一個振動平面的，而且振動方向互相垂直的兩束光線。這兩束光線的振動方向、速度、折光率和波長都不相同。這樣只有一個振動平面的光線稱偏振光。偏光顯微鏡即利用這一現象而設計。偏光顯微鏡內，在物鏡與目鏡間插入一個檢偏鏡片，光源與聚光器間鑲有起偏鏡片，圓形載物台可以作360°旋轉（圖5[偏光顯微鏡光學原理]）。起偏與檢偏鏡片處於正交檢偏位時，視野完全變黑。將被檢物體放在顯微鏡台上。若被檢物為單折射體，則旋轉鏡台，視野始終黑暗。若旋轉鏡台一周，視野內被檢物四明四暗，則說明被檢物是雙折射體。許多結晶物質（如痛風結節中的尿酸鹽結晶、尿結石、膽結石等），人體組織內的彈力纖維、膠原纖維、染色體和澱粉樣原纖維等都是雙折射體，可借偏振光顯微鏡術檢驗，進行定性和定量分析。 位相顯微鏡 又稱相差顯微鏡或相襯顯微鏡。普通光學顯微鏡之所以看不見未染色的組織、細胞和細菌、病毒等活機體的圖像，是因為通過樣品的光線變化差別（反差）很小。標本染色後改變了振幅（亮度）和波長（顏色），影響了反差而獲得圖像。但是染色會引起樣品變形，也可使有生命的機體死亡。要觀察不染色的新鮮組織、細胞或其他微小活體必須使用位相顯微鏡。位相顯微鏡的原理是兩個光波因位相差而互相干涉，出現光波強弱和反差的改變而成可見影像。點光源發出的光線可以表現為正弦波圖形(圖6a[位相顯微鏡])。兩個波峰間的距離為波長,波的振幅表示光的亮度(振幅大、亮度高)。設想同一光源發出的兩條光波,分別同時通過空氣及某種透明介質。在通過一定厚度的某種透明介質時，光波的速度就會降低，但是光的亮度未變。光波在通過該透明介質後比一直在空氣中前進的另一條光波遲滯了波長，因而兩條光波出現了位相的變化（位相差）。但人眼不能分辨這兩條平行光線的位相差。如果這兩條光波射到光屏的同一點上，而且一條光波比另一條光波遲滯了半個波長，即兩條光波因位相相反而互相干涉抵消則光線消失，或者相對振幅相互影響而光線減弱。如果一條光波雖然遲滯了一個波長,但兩條光波位相相同,則因波的疊加而光線增強。 位相顯微鏡的基本結構與普通光學顯微鏡相同。不同之處在於：①物鏡鏡頭上面，在物鏡第二焦平面裝有一塊圓盤狀的位相板（圖6b[位相顯微鏡]）。②聚光器下面，在聚光器第一焦平面裝有環形光束，光束上刻有狹窄的縫隙可通過環形強光(圖6c[位相顯微鏡])。如圖6d所示，環形光束 A點發出的光線經過聚光器後成為平行光線。光線通過載物台上的樣品時，因樣品內各個質點(如b點)的折射率不同而受到干涉，發生衍射,即分為未偏向波（實線）和偏向波(虛線)。未偏向波通過物鏡聚焦於位相板 A 點上成像，然後通過位相板，均勻地分布在標本像平面上成為背景。偏向波通過物鏡後從位相板 A點周圍通過位相板同樣聚焦在像平面的B上。換句話說，未偏向波和偏向波是分別通過位相板的不同部位。在位相板上不同的區域塗有不同的塗層，可以分別改變未偏向波或偏向波的速度和亮度，由此兩種光波出現了位相差，差了半個波長或一個波長，它們在像平面的合波就出現明暗對比，樣品內的各個細節也就能看得見。 總之，位相顯微鏡是利用樣品中質點折射率的不同或質點厚度的不等，產生光線的相位差，使新鮮標本不必染色就可以看到，而且能夠觀察到活細胞內線粒體及染色體等精細結構，還可以應用於黴菌、細菌、病毒等更微小活體的研究，進行標本形態、數量、活動及分裂、繁殖等生物學行為觀察，並可進行量度與比較。 倒置式顯微鏡 普通顯微鏡鏡的物鏡頭方向向下接近標本。倒置式顯微鏡的物鏡鏡頭則處於垂直向上的位置，因此目鏡和鏡筒的縱軸與物鏡的縱軸呈45度角。載物檯面積較大，在物鏡上方，載物台上方有一個長焦距聚光器和照明光源。物鏡和聚光器可裝配位相顯微鏡的附件。放大率16～80倍。組織培養瓶和培養皿可以直接放在載物台上，進行不染色新鮮標本及活體、細胞的形態、數量和動態觀察。可進行多孔微量生物化學及免疫反應平板的結果觀察。倒置式顯微鏡可換用普通亮視野光學鏡頭；可裝配偏振光、微分干涉差、熒光附件進行觀察。 微分干涉差顯微鏡(DIC) 又稱干擾或干涉顯微鏡。能看到和測定微小的位相變化，與位相顯微鏡相似，使無色透明的標本具有明暗和顏色的變化，從而增強反差。在普通光學顯微鏡的基本結構上安裝偏光和干涉部件，以及360°旋轉載物台它又利用偏振光的干涉原理。如圖7[微分干涉差顯微鏡光學原理]所示,在光源上方安置有起偏鏡片和光束分解棱鏡。從起偏鏡片出來的直線偏振光通過光束分解棱鏡後，分成互相垂直振動的兩條直線偏振光。兩條光線經聚光器折射後射向樣品。因樣品內各個質點的折射射率不同，部分光波的位相改變及因干涉而發生橫向偏移。兩條光線通過物鏡後經第二組光束分解棱鏡相合並，由檢偏鏡發生干涉。終末像的每一個點是由物體上同一點的兩個互相重疊的不同圖像構成的一種混合像，從而使肉眼得以辨識。 微分干涉差顯微鏡同樣可以觀察到在普通亮視野中看不見的無色透明物體,可以觀察細胞、細菌等活體,而且影像呈立體感，較位相顯微鏡的影像更細致、更逼真。可用它對活細胞的各個部位作更精細的研究。如果用白光照明，不同位相表現為各種顏色，轉動載物台，顏色會發生變化。單色光照明產生明暗反差，各種成分呈現不同的對比度。微分干涉差顯微鏡又可以作為一種高度精密的超微量光學天平來使用，用以估測的干物體的精確質量可以小到 1×克。當細胞中所含固體物質的濃度增加百分之一時，其折射率相應增加0.0018。細胞各相成分的折射率可以根據它與相關區域（懸浮液區）間位種的不同而估計，從而可進一步算出一個細胞中某些成分的乾燥重量。 攝影顯微鏡 現代高質量顯微鏡均可安裝顯微照相的各種附件，可以及時完整地保留科學資料。用於照相的顯微鏡要求光學系統和機件結構精密，鏡體堅固穩定。它裝配三目鏡筒，其中兩個45°角觀察用目鏡鏡筒和一個中央垂直鏡筒安裝 135照相機、曝光測量附件、照相目鏡及取景鏡頭，可以進行取景和調焦。聚光器能調節視場中心並配有孔徑光闌使視場照明均勻。鏡座有可調節視場光闌，有電壓表和電壓顯示燈。有可變電阻調節照明亮度。照明光源為6～12伏40～100瓦鹵素燈泡。80年代的自動曝光顯微照相裝置具有自動卷片，自動測光、自動控制曝光，測量和調整色溫以及倒易律失效的補償等各項功能，均用電子計算機自動控制，可以進行黑白感光片、彩色負片和彩色幻燈片的投照。 中央垂直鏡筒又可以安裝電視攝像裝置或16mm電影攝影機及控制裝置，可對活體標本進行定時定格或連續的攝影記錄。 萬能研究用攝影顯微鏡系統 集普通亮視野、暗視野、偏振光、熒光、位相、微分干涉差、顯微攝影等各項功能於一個系統中。還有電子計算機控制的低倍攝影自動聚焦、自動轉換物鏡、聚光器自動匹配、自動調整光源亮度等功能。機身安裝兩個135照相機,一個4×5英寸大版照相機。可另外安裝電視攝像和16mm電影攝影裝置，同樣具有自動卷片、自動測光、自動控制曝光、測量和調節色溫、倒易體失效補償等多項功能。 電子顯微鏡 光學顯微鏡的分辨本領由於所用光波的波長而受到限制。小於光波波長的物體因衍射而不能成像。最高級的光學顯微鏡的分辨本領的限度約 200nm(2000)。為了突破這一限度，可採用電子射線來代替光波。電子微粒以高速運動時，其行為類似光波的傳播過程。運動電子的波長隨其速度而定，在增壓達50萬伏時，其波長為0.001nm(0.01),即電子射線的波長約為可見光的十萬分之一,其分辨本領的極限約為4，其放大倍數比最高級的光學顯微鏡要高很多級。以電子射線為電子光源的顯微鏡稱為電子顯微鏡。現代醫學和生物學使用的電鏡解析度為5～10,即放大率為10～20萬倍。 由於標本厚薄不同，超薄切片機切出的很薄的標本，可用透射式電子顯微鏡觀察。不能切得很薄的標本可用掃描式電鏡進行觀察。 透射式電子顯微鏡(TEM) 是最常用的電子顯微鏡，由電子槍、電磁透鏡系統、熒光屏（或照相機）、鏡筒、鏡座、變壓器、穩壓裝置、高壓電纜、真空泵系統、操縱台等部分組成電子槍相當於光學顯微鏡中的光源,供應和加速從陰極熱鎢絲發射出來的電子束。電鏡所用的電壓一般在20～30萬伏特，才足以使電子槍里的電子以高速飛出。電子通過聚光透鏡，達到標本上，因為標本很薄，高速電子可以透過，並且由於標本各部分的厚度或密度不同，通過的電子就有疏密之分。電壓需要嚴格穩定才能使成像穩定，很小的電壓改變就會引起嚴重干擾。像的亮度可以通過電子槍來控制。 電磁透鏡組相當於光鏡中的聚光器、物鏡及目鏡系統。電子束通過各個電磁透鏡的圓形磁場的中心時可被會聚而產生像。電鏡的透鏡系統由4組電磁透鏡組成,包括聚光透鏡、物鏡、中間透鏡和投射透鏡(目鏡)。可改變聚光透鏡的電流使電子束對標本聚焦並提供「照明」。物鏡靠近標本的焦點上。通過物鏡、中間鏡和投射鏡的三級放大，能在一定的距離處得到高倍的放大像，最終形成的像投射到熒光屏上。在熒光屏部位可換用黑白膠片以製取相片底板。改變電磁線圈中的電流量從而使電磁透鏡調焦，並產生不同的放大率（圖8 [透射式電子顯微鏡]）。 為了盡量減少電鏡中電子與空氣分子相碰撞而產生散射的機會，鏡筒中的真空度要求很高，因此密封的鏡筒與真空泵相連。由於標本需置於真空的鏡筒內，因此不能檢查活材料。 光鏡主要利用可見光波作為光源，樣品染色後改變了光的波長(顏色)和振幅（亮度），影響了反差從而得到圖像。電鏡使用電子射線。電子束的穿透力不強，所以供電鏡檢查的標本必須切到薄至50～ 100nm厚度的切片。電鏡切片的製作步驟與光鏡切片類似，也是由固定、脫水、包埋、切片和染色等程序組成：首先從欲觀察的標本上取材,體積約1。通過戊二醛和四氧化鋨雙固定後，逐級酒精（或丙酮）脫水,環氧樹脂包埋,超薄切片機切片。在電鏡中像的形成是組織片各個部分對電子束的電子產生不同散射的結果，標本中緻密的地方(細節)散射強。可使用各種重金屬鹽染色以增加反差，常用的是醋酸鈾和枸櫞酸鉛復染。由於電子束穿不透玻璃，染好的薄膜切片放在小銅網格上作電鏡觀察。 冷凍蝕刻技術是50年代發明、後來經過改進的一種新的電鏡標本加工技術。其主要原理是把液氮內快速超低溫(-200℃)冷凍的生物標本放在真空冷凍裝置里斷裂，從而將不同部位的細胞器內部結構暴露出來，表現出高低不等的三維結構。在新形成的折斷面上噴鍍一層鉑金碳膜（復型）。將已鍍膜標本在強酸或強鹼性腐蝕溶液里消化，復型膜即漂浮、經打撈、清洗，放在小銅網上進行電鏡觀察和照相。冷凍蝕刻技術在細胞生物膜結構（如細胞膜、線粒體、內質網等）的研究上發揮了重大作用。 掃描式電子顯微鏡(SEM) 標本較厚的表面要產生一個電子光學圖像就要採用電子掃描法（圖9 [掃描電子顯微鏡結構示意圖]）。掃描電鏡的電子槍和電磁透鏡的結構原理類似透射電鏡。電子槍產生的大量電子通過三組電磁透鏡的連續會聚形成一條很細的電子射線（電子探針）。這條電子射線在電鏡筒內兩對偏轉線圈的作用下，順序在標本表面掃描。由於來自鋸齒波發生器的電流同時供應電鏡鏡筒內的和顯示管的兩組偏轉線圈，使得顯示器的電子射線在熒光屏上產生同步掃描。從標本上射出的電子經探測器收集，被視頻放大器放大並控制顯示管亮度。因此在熒光屏上掃描的亮度被標本表面相應點所產生的電子數量所控制，因而在熒光屏上顯示出標本的高倍放大像。通過控制兩套偏轉線圈的電流便可控制放大率的倍數。另外安裝有一個同樣的照相用同步掃描顯示管。 掃描電鏡標本製作中，既要脫水又要基本保持其自然狀態，因此使用標本的臨界冷凍乾燥技術：將組織表面清洗干凈，經戊二醛和四氧化鋨雙重固定，逐級丙酮脫水。由於乙酸戊酯與液化Co置換十分容易,因此首先用梯度乙酸戊酯置換丙酮。然後將標本放入密閉耐壓室內，導入液態Co，使之浸沒標本。很快Co將標本內乙酸戊酯完全置換出來，將後者排出耐壓室。同時耐壓室內的液態Co與迅速蒸發的氣態Co分子之間的互變達到動態平衡。使溫度逐漸上升,液態Co蒸發加快而密度相應降低。達到Co的臨界溫度31.1℃時,氣、液二相密度相同，二相的差異完全消失，即達到相的平衡，此時表面張力為零。使溫度繼續保持在稍高於臨界溫度的條件下，緩慢排出Co氣體,當Co排盡時,標本即已乾燥。取出乾燥好的標本，經真空噴鍍一層碳合金，或放入離子鍍膜機內鍍鉑和金，以增加標本的導電能力，加強反差和增強標本的穩定性。然後即可進行掃描電鏡觀察。 掃描電鏡具有解析度高、景深長、視野廣、顯示三維立體結構、便於觀察和標本制備簡單等許多優點，在生物學及醫學上應用愈來愈多，用以觀察和研究生物標本的表現形態和內部立體結構。掃描電鏡的分辨本領已達到70的水平，已可以直接觀察脫氧核糖核酸(DNA)的分子結構。
2. 什麼是離心技術
離心機溫度製冷
當轉子高速旋轉時,空氣摩擦生熱,轉子溫度會上升,試管中的樣品溫度也會升高。由於生物學樣品對溫度敏感。一般要求離心實驗中溫度保持4℃。沒有電腦控制的智能化技術,是不可能做到±1℃的精度。因此,用製冷機對離心腔冷卻,而達到冷卻轉子、冷卻樣品溫度的目的。但測量旋轉中的轉子的實際溫度極為困難,國內外都採用在離心腔底部離轉子較近處理設溫度感測器,間接測量轉子溫度。這里T樣品=T腔+T補償。T補償又與轉子的類別、轉速及運行時間有關。
離心機無刷電機直接驅動
離心機是由電機帶轉子高速旋轉的。過去的電機是帶碳刷的直流電機,離心機運轉時碳刷磨損,帶來火花與雜訊甚至振動,且有壽命,屆時要更換碳刷萬能再行運轉。更嚴重的是碳刷的磨損帶來碳粉塵的污染,不僅污染離心機,還會污染周圍環境,這種污染對衛生行業是不合適的。
離心機顯示數字技術
模擬技術典型的表現形式為擰旋鈕選擇操作參數(如轉速、溫度與時間等),以表盤的指針來顯示數據。其缺點為:選擇參數與數據的讀數值受操作人與讀數人的人為干擾多,控制精度差。而且每次操作都要這樣,重復性差。有的離心機雖數字顯示(如旋鈕選值而數字顯示),雖在讀數上有改進,但取值原理未變仍屬模擬技術;數字顯示典型的表現形式為界面友好、鍵盤操作、數字化顯示、可編程操作的全電腦控制,其核心為智能化控制,是由電腦來實現的。離心機操作所需要一切參數(如轉速、溫度、時間、加減速率檔等),鍵盤操作輸入,並以數字顯示出來,因此選擇操作參數與讀取數誤差極小。又由於是可編程操作,可把一組操作參數編成號碼,可存取使用。
3. 2010年版葯典一部附錄Ⅶ簡介
2010 nián bǎn yào diǎn yī bù fù lù Ⅶ
《中華人民共和國葯典》2010年版一部 附錄Ⅶ
相對密度系指在相同的溫度、壓力條件下，某物質的密度與水的密度之比。除另有規定外，溫度為20℃。
純物質的相對密度在特定的條件下為不變的常數。但如物質的純度不夠，則其相對密度的測定值會隨著純度的變化而改變。因此，測定葯品的相對密度，可用以檢查葯品的純雜程度。
液體葯品的相對密度，一般用比重瓶（圖1）測定；測定易揮發液體的相對密度，可用韋氏比重秤（圖2）。
用比重瓶測定時的環境（指比重瓶和天平的放置環境）溫度應略低於20℃或各品種項下規定的溫度。
（1）取潔凈、乾燥並精密稱定重量的比重瓶（如圖1 a），裝滿供試品（溫度應低於20℃或各品種項下規定的溫度）後，裝上溫度計（瓶中應元氣泡），置20℃（或各品種項下規定的溫度）的水浴中放置若干分鍾，使內容物的溫度達到20℃（或各品種項下規定的溫度），用濾紙除去溢出側管的液體，立即蓋上罩。然後將比重瓶自水浴中取出，再用濾紙將比重瓶的外面擦凈，精密稱定，減去比重瓶的重量，求得供試品的重量後，將供試品傾去，洗凈比重瓶，裝滿新沸過的冷水，再照上法測得同一溫度時水的重量，按下式計算，即得。
（2）取潔凈、乾燥並精密稱定重量的比重瓶（如圖1 b），裝滿供試品（溫度應低於20℃或各品種項下規定的溫度）後，插入中心有毛細孔的瓶塞，用濾紙將從塞孔溢出的液體擦乾，置20℃（或各品種項下規定的溫度）恆溫水浴中，放置若干分鍾，隨著供試液溫度的上升，過多的液體將不斷從塞孔溢出，隨時用濾紙將瓶塞頂端擦乾，待液體不再由塞孔溢出，迅即將比重瓶自水浴中取出，照上述（1）法，自「再用濾紙將比重瓶的外面擦凈」起，依法測定，即得。
圖1比重瓶
1．比重瓶主體；2．側管；3．側孔；4．罩；5．溫度計；6．玻璃磨口
取20℃時相對密度為1的韋氏比重秤（圖2），用新沸過的冷水將所附玻璃圓筒裝至八分滿，置20℃（或各品種項下規定的溫度）的水浴中，攪動玻璃圓筒內的水，調節溫度至20℃（或各品種項下規定的溫度），將懸於秤端的玻璃錘浸入圓筒內的水中，秤臂右端懸掛游碼於1.0000處，調節秤臂左端平衡用的螺旋使平衡，然後將玻璃圓筒內的水傾去，拭乾，裝入供試液至相同的高度，並用同法調節溫度後，再把拭乾的玻璃錘浸入供試液中，調節秤臂上游碼的數量與位置使平衡，
讀取數值，即得供試品的相對密度。
圖2韋氏比重秤
1．支架；2．調節器；3．指針；4．橫梁；5．刀口；6，游碼；7．小鉤；8．細鉑絲；9．玻璃錘；10．玻璃圓筒；11．調整螺絲
如該比重秤系在4℃時相對密度為1，則用水校準時游碼應懸掛於0.9982處，並應將在20℃測得的供試品相對密度除以0.9982。
餾程系指一種液體照下述方法蒸餾，校正到標准壓力[101.3kPa（760mmHg）]下，自開始餾出第5滴算起，至供試品僅剩3～4ml或一定比例的容積餾出時的溫度范圍。
某些液體葯品具有一定的餾程，測定餾程可以區別或檢查葯品的純雜程度。
圖蒸餾裝置
用國產19標准磨口蒸餾裝置一套，如圖。A為蒸餾瓶；B為冷凝管，餾程在130℃以下時，用水冷卻，餾程在130℃以上時，用空氣冷凝管；C為具有0.5ml刻度的25ml量筒；D為分浸型具有0.5℃刻度的溫度計，預先經過校正，溫度計汞球的上端與蒸餾瓶出口支管的下壁相齊；根據供試品餾程的不同，可選用不同的加熱器，通常餾程在80℃以下時用水浴（其液面始終不得超過供試品液面），80℃以上時用直接火焰或其他電熱器加熱。
取供試品25ml，經長頸的乾燥小漏斗，轉移至乾燥蒸餾瓶中，加入潔凈的無釉小瓷片數片，插上帶有磨口的溫度計，冷凝管的下端通過接流管接以25ml量筒為接收器。如用直接火焰加熱，則將蒸餾瓶置石棉板中心的小圓孔上（石棉板寬12～15cm，厚0.3～0.5cm，孔徑2.5～3.0cm），並使蒸餾瓶壁與小圓孔邊緣緊密貼合，以免汽化後的蒸氣繼續受熱，然後用直接火焰加熱使供試品受熱沸騰，調節溫度，使每分鍾餾出2～3ml，注意檢讀自冷凝管開始餾出第5滴時與供試品僅剩3～4ml或一定比例的容積餾出時，溫度計上所顯示的溫度范圍，即為供試品的餾程。
測定時，如要求供試品在餾程范圍內餾出不少於90%時，應使用100ml蒸餾瓶，並量取供試品50ml，接收器用50ml量筒。測定時，氣壓如在101.3kPa（760mmHg）以上，每高0.36kPa（2.7mmHg），應將測得的溫度減去0.1℃；如在101.3kPa（760mmHg）以下，每低0.36kPa（2.7mmHg），應增加0.1℃。
依照待測物質的性質不同，測定法分為下列3種。各品種項下未註明時，均系指第一法。
取供試品適量，研成細粉，除另有規定外，應按照各品種項下乾燥失重的條件進行乾燥。若該品種為不檢查乾燥失重、熔點范圍低限在135℃以上、受熱不分解的供試品，可採用105℃乾燥；熔點在135℃以下或受熱分解的供試品，可在五氧化二磷乾燥器中乾燥過夜或用其他適宜的乾燥方法乾燥，如恆溫減壓乾燥。
分取供試品適量，置熔點測定用毛細管（簡稱毛細管，由中性硬質玻璃管製成，長9cm以上，內徑0.9～1.1mm，壁厚0.10～0.15mm，一端熔封；當所用溫度計浸入傳溫液在6cm以上時，管長應適當增加，使露出液面3cm以上）中，輕擊管壁或藉助長短適宜的潔凈玻璃管，垂直放在表面皿或其他適宜的硬質物體上，將毛細管自上口放入使自由落下，反復數次，使粉末緊密集結在毛細管的熔封端。裝入供試品的高度為3mm。另將溫度計（分浸型，具有0.5℃刻度，經熔點測定用對照品校正）放入盛裝傳溫液（熔點在80℃以下者，用水；熔點在80℃以上者，用硅油或液狀石蠟）的容器中，使溫度計汞球部的底端與容器的底部距離2.5cm以上（用內加熱的容器，溫度計汞球與加熱器上表面距離2.5cm以上）；加入傳溫液以使傳溫液受熱後的液面適在溫度計的分浸線處。將傳溫液加熱，俟溫度上升至較規定的熔點低限約低10℃時，將裝有供試品的毛細管浸入傳溫液，貼附在溫度計上（可用橡皮圈或毛細管夾固定），位置須使毛細管的內容物適在溫度計汞球中部；繼續加熱，調節升溫速率為每分鍾上升1.0～1.5℃，加熱時須不斷攪拌使傳溫液溫度保持均勻，記錄供試品在初熔至全熔時的溫度，重復測定3次，取其平均值，即得。
「初熔」系指供試品在毛細管內開始局部液化出現明顯液滴時的溫度。
「全熔」系指供試品全部液化時的溫度。
測定熔融同時分解的供試品時，方法如上述，但調節升溫速率使每分鍾上升2.5～3.0℃；供試品開始局部液化時（或開始產生氣泡時）的溫度作為初熔溫度；供試品固相消失全部液化時的溫度作為全熔溫度。遇有固相消失不明顯時，應以供試品分解物開始膨脹上升時的溫度作為全熔溫度。某些葯品無法分辨其初熔、全熔時，可以其發生突變時的溫度作為熔點。
取供試品，注意用盡可能低的溫度熔融後，吸人兩端開口的毛細管（同第一法，但管端不熔封）中，使供試品高約10mm。在10℃或10℃以下的冷處靜置24小時，或置冰上放冷不少於2小時，凝固後用橡皮圈將毛細管緊縛在溫度計（同第一法）上，使毛細管的內容物適在溫度計汞球中部。照第一法將毛細管連同溫度計浸入傳溫液中，供試品的上端應適在傳溫液液面下約10mm處；小心加熱，俟溫度上升至較規定的熔點低限尚低約5℃時，調節升溫速率使每分鍾上升不超過0.5℃，至供試品在毛細管中開始上升時，檢讀溫度計上顯示的溫度，即得。
取供試品適量，緩緩攪拌並加熱至溫度達90～92℃時，放入一平底耐熱容器中，使供試品厚度達到12mm±1mm，放冷至較規定的熔點上限高8～10℃；取刻度為0.2℃、汞球長18～28mm、直徑5～6mm的溫度計（其上部預先套上軟木塞，在塞子邊緣開一小槽），使冷至5℃後，擦乾並小心地將溫度計汞球部垂直插入上述熔融的供試品中，直至碰到容器的底部（浸沒12mm），隨即取出，直立懸置，俟黏附在溫度計汞球部的供試品表面渾濁，將溫度計浸入16℃以下的水中5分鍾，取出，再將溫度計插入一外徑約25mm、長150mm的試管中，塞緊，使溫度計懸於其中，並使溫度計汞球部的底端距試管底部約為15mm；將試管浸入約16℃的水浴中，通過軟木塞在試管口處調節試管的高度使溫度計的分浸線同水面相平；加熱使水浴溫度以每分鍾2℃的速率升至38℃，再以每分鍾1℃的速率升溫至供試品的第一滴脫離溫度計為止；檢讀溫度計上顯示的溫度，即可作為供試品的近似熔點。再取供試品，照前法反復測定數次；如前後3次測得的熔點相差不超過1℃，可取3次的平均值作為供試品的熔點；如3次測得的熔點相差超過1℃時，可再測定2次，並取5次的平均值作為供試品的熔點。
凝點系指一種物質照下述方法測定，由液體凝結為固體時，在短時間內停留不變的最高溫度。
某些葯品具有一定的凝點，純度變更，凝點亦隨之改變。測定凝點可以區別或檢查葯品的純雜程度。
如圖。內管A為內徑約25mm、長約170mm的乾燥試管，用軟木塞固定在內徑約40mm、長約160mm的外管B中，管底間距約10mm。內管用一軟木塞塞住，通過軟木塞插入刻度為0.1℃的溫度計C與攪拌器D，溫度計汞球的末端距內管底約10mm。攪拌器D為玻璃棒，上端略彎，末端先鑄一小圈，直徑約為18mm，然後彎成直角。內管連同外管垂直固定於盛有水或其他適宜冷卻液的1000ml燒杯中，並使冷卻液的液面離燒杯口約20mm。
圖凝點測定儀器裝置
取供試品（如為液體，量取15ml,如為固體，稱取15～20g，加微溫使熔融），置內管中，使迅速冷卻，並測定供試品的近似凝點。再將內管置較近似凝點約高5～10℃的水浴中，使凝結物僅剩極微量未熔融。將儀器按上述裝妥，燒杯中加入較供試品近似凝點約低5℃的水或其他適宜的冷卻液。用攪拌器不斷攪拌供試品，每隔30秒鍾觀察溫度1次，至液體開始凝結，停止攪拌並每隔5～10秒鍾觀察溫度1次，至溫度計的汞柱在一點能停留約1分鍾不變，或微上升至最高溫度後停留約1分鍾不變，即將該溫度作為供試品的凝點。
如某些葯品在一般冷卻條件下不易凝固者，需另用少量供試晶在較低溫度使凝固後，取少量作為母晶加到供試品中，方能測出其凝點。
平面偏振光通過含有某些光學活性化合物的液體或溶液時，能引起旋光現象，使偏振光的平面向左或向右旋轉。旋轉的度數，稱為旋光度。偏振光透過長1dm且每1ml中含有旋光性物質1g的溶液，在一定波長與溫度下測得的旋光度稱為比旋度。測定比旋度（或旋光度）可以區別或檢查某些葯品的純雜程度，亦可用以測定含量。
除另有規定外，本法系採用鈉光譜的D線（589.3nm）測定旋光度，測定管長度為1dm（如使用其他管長，應進行換算），測定溫度為20℃。用讀數至0.01°並經過檢定的旋光計。
測定旋光度時，將測定管用供試液體或溶液（取固體供試品，按各品種項下的方法製成）沖洗數次，緩緩注入供試液體或溶液適量（注意勿使發生氣泡），置於旋光計內檢測讀數，即得供試液的旋光度。使偏振光向右旋轉者（順時針方向）為右旋，以「+」符號表示；使偏振光向左旋轉者（反時針方向）為左旋，以「」符號表示。用同法讀取旋光度3次，取3次的平均數，照下列公式計算，即得供試品的比旋度。
對液體供試品
對固體供試品
式中[a]為比旋度；
D為鈉光譜的D線；
t為測定時的溫度，℃；
l為測定管長度，dm；
a為測得的旋光度；
d為液體的相對密度；
c為每100ml溶液中含有被測物質的重量（按乾燥品或無水物計算），g。
旋光計的檢定，可用標准石英旋光管進行，讀數誤差應符合規定。
（1）每次測定前應以溶劑作空白校正，測定後，再校正1次，以確定在測定時零點有無變動；如第2次校正時發現零點有變動，則應重新測定旋光度。
（2）配製溶液及測定時，均應調節溫度至20℃±0.5℃（或各品種項下規定的溫度）。
（3）供試的液體或固體物質的溶液應充分溶解，供試液應澄清。
（4）物質的比旋度與測定光源、測定波長、溶劑、濃度和溫度等因素有關。因此，表示物質的比旋度時應註明測定條件。
光線自一種透明介質進入另一透明介質時，由於光線在兩種介質中的傳播速度不同，使光線在兩種介質的平滑界面上發生折射。常用的折光率系指光線在空氣中進行的速度與在供試品中進行速度的比值。根據折射定律，折光率是光線入射角的正弦與折射角的正弦的比值，即
式中n為折光率；
sin i為光線的入射角的正弦；
sin r為光線的折射角的正弦。
物質的折光率因溫度或入射光波長的不同而改變，透光物質的溫度升高，折光率變小；入射光的波長越短，折光率越大。折光率以表示，D為鈉光譜的D線，t為測定時的溫度。測定折光率可以區別不同的油類或檢查某些葯品的純雜程度。本法系採用鈉光譜的D線（589.3nm）測定供試品相對於空氣的折光率（如用阿培折光計，可用白光光源），除另有規定外，供試品溫度為20℃。
測定用的折光計需能讀數至0.0001，測量范圍1.3～1.7，如用阿培折光計或與其相當的儀器，測定時應調節溫度至20℃±0.5℃（或各品種項下規定的溫度），測量後再重復讀數2次，3次讀數的平均值即為供試品的折光率。
測定前，折光計讀數應使用校正用棱鏡或水進行校正，水的折光率20℃時為1.3330，25℃時為1.3325，40℃時為1.3305。
pH值是水溶液中氫離子活度的方便表示方法。pH值定義為水溶液中氫離子活度的負對數，即pHlgaH+。但氫離子活度卻難以由實驗准確測定。為實用方便，溶液的pH值規定為由下式測定：
式中E為含有待測溶液（pH）的原電池電動勢，V;
Es為含有標准緩沖液（pHs）的原電池電動勢，V;
k為與溫度（t，℃）有關的常數。
k0.05916+0.000198（t25）
由於待測物的電離常數、介質的介電常數和液接界電位等諸多因素均可影響pH值的准確測量，所以實驗測得的數值只是溶液的表觀pH值，它不能作為溶液氫離子活度的嚴格表徵。盡管如此，只要待測溶液與標准緩沖液的組成足夠接近，由上式測得的pH值與溶液的真實pH值還是頗為接近的。溶液的pH值使用酸度計測定。水溶液的pH值通常以玻璃電極為指示電極、飽和甘汞電極為參比電極進行測定。酸度計應定期進行計量檢定，並符合國家有關規定。測定前，應採用下列標准緩沖液校正儀器，也可用國家標准物質管理部門發放的標示pH值准確至0.01pH單位的各種標准緩沖液校正儀器。
精密稱取在54℃±3℃乾燥4～5小時的草酸三氫鉀12.71g，加水使溶解並稀釋至1000ml。
8.1.2 （2）苯二甲酸鹽標准緩沖液精密稱取在115℃±5℃乾燥2～3小時的鄰苯二甲酸氫鉀10.21g，加水使溶解並稀釋至1000ml。
8.1.3 （3）磷酸鹽標准緩沖液精密稱取在115℃±5℃乾燥2～3小時的無水磷酸氫二鈉3.55g與磷酸二氫鉀3.40g，加水使溶解並稀釋至1000ml。
8.1.4 （4）硼砂標准緩沖液精密稱取硼砂3.81g（注意避免風化），加水使溶解並稀釋至1000ml，置聚乙烯塑料瓶中，密塞，避免空氣中二氧化碳進入。
8.1.5 （5）氫氧化鈣標准緩沖液於25℃，用無二氧化碳的水和過量氫氧化鈣經充分振搖製成飽和溶液，取上清液使用。因本緩沖液是25℃時的氫氧化鈣飽和溶液，所以臨用前需核對溶液的溫度是否在25℃，否則需調溫至25℃再經溶解平衡後，方可取上清液使用。存放時應防止空氣中二氧化碳進入。一旦出現渾濁，應棄去重配。
上述標准緩沖溶液必須用pH值基準試劑配製。不同溫度時各種標准緩沖液的pH值如下表。
溫度
／℃
草酸鹽標准緩沖液
苯二甲酸鹽標准緩沖液
磷酸鹽標准緩沖液
硼砂標准緩沖液
氫氧化鈣標准緩沖液（25℃飽和溶液）
0
1.67
4.01
6.98
9.64
13.43
5
1.67
4.00
6.95
9.40
13.21
10
1.67
4.00
6.92
9.33
13.00
15
1.67
4.00
6.90
9.28
12.81
20
1.68
4.00
6.88
9.23
12.63
25
1.68
4.01
6.86
9.18
12.45
30
1.68
4.02
6.85
9.14
12.29
35
1.69
4.02
6.84
9.10
12.13
40
1.69
4.04
6.84
9.07
11.98
45
1.70
4.05
6.83
9.04
11.84
50
1.71
4.06
6.83
9.01
11.71
55
1.72
4.08
6.83
8.99
11.57
60
1.72
4.09
6.84
8.96
11.45
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測定pH值時，應嚴格按儀器的使用說明書操作，並注意下列事項。
（1）測定前，按各品種項下的規定，選擇兩種pH值約相差3個pH單位的標准緩沖液，並使供試品溶液的pH值處於兩者之間。
（2）取與供試品溶液pH值較接近的第一種標准緩沖液對儀器進行校正（定位），使儀器示值與表列數值一致。
（3）儀器定位後，再用第二種標准緩沖液核對儀器示值，誤差應不大於±0.02pH單位。若大於此偏差，則應小心調節斜率，使示值與第二種標准緩沖液的表列數值相符。重復上述定位與斜率調節操作，至儀器示值與標准緩沖液的規定數值相差不大於0.02pH單位。否則，需檢查儀器或更換電極後，再行校正至符合要求。
（4）每次更換標准緩沖液或供試品溶液前，應用純化水充分洗滌電極，然後將水吸盡，也可用所換的標准緩沖液或供試品溶液洗滌。
（5）在測定高pH值的供試品和標准緩沖液時，應注意堿誤差的問題，必要時選用適當的玻璃電極測定。
（6）對弱緩沖液或無緩沖作用溶液的pH值測定，除另有規定外，先用苯二甲酸鹽標准緩沖液校正儀器後測定供試品溶液，並重取供試品溶液再測，直至pH值的讀數在1分鍾內改變不超過±0.05止；然後再用硼砂標准緩沖液校正儀器，再如上法測定；兩次pH值的讀數相差應不超過0.1，取兩次讀數的平均值為其pH值。
（7）配製標准緩沖液與溶解供試品的水，應是新沸過並放冷的純化水，其pH值應為5.5～7.0。