新型电致化学发光(ECL)检测装置的研制在推动ECL分析及其应用研究发展的过程中发挥着重要的作用。 

        Hercules于1964年采用曝光成像方式最早记录了ECL现象，首开ECL基础研究先河；得益于当时光电转换技术的进步，Bard等人于1965年以点式光电转换元件PMT作为弱光检测器成功地开展了ECL辐射的信号采集方法研究，相关成果对ECL检测装置的设计理念产生了深远的影响。总体说来，受光电转换元件发展水平的限制，ECL检测装置通常选用高灵敏的PMT作为检测器，采用在直接全暗背景下检测ECL辐射总强度和将ECL反应池直接近距离地放置于在光电倍增管前端减少光损失的方式，提高信噪比，提升仪器的分析性能。这一PMT型的设计理念赋予了光强型ECL检测设备灵敏度高、构造简单，组装方便，便于普及的特点，极大地促进了ECL基础和应用研究的进步。据统计，以ECL为主题的研究论文已经万余篇，其中绝大多数研究是采用以PMT为检测元件的光强型ECL检测装置实现的。 

       光强型ECL检测装置研发最引人瞩目的科研成果有两个：其一，由罗氏公司所研发的全自动电致化学发光分析仪。该装置集免疫学、链酶亲合素/亲生物包被技术、磁分离技术和ECL标记技术于一体，结合罗氏公司的诊断试剂盒能够从事包括激素、肿瘤和传染病在内80多个项目的临床诊断工作，目前已垄断了商业化ECL生化分析和临床诊断市场，并在我国的大中型医院获得了广泛应用；其二，在科技部“十五”国家科技攻关项目设立电化学分析仪器的研制与开发子课题——毛细管电泳电化学发光检测仪的研制与开发（长春应用化学研究所董绍俊先生主持）的推动下，我国自主研发的光强型ECL分析检测系统已由西安瑞迈分析仪器有限公司量产并销售数百台，该系统是传统ECL设备改进版的杰出代表，极大地推动了我国ECL基础研究的进步，相关成果获得国家自然科学二等奖。

       由于ECL辐射与电化学过程密切相关，辐射强度不稳定，无法采用波长扫描的方式获取其精确光谱信息，传统光强型ECL检测装置既不能开展ECL辐射的谱学信息研究，有无法基于波普分辨原理开展多组分分析研究。针对上述关键性科学难题，Bard课题组早在1991年就开展了以CCD为检测器的非波长扫描型ECL光谱采集工作，在ECL光谱的定性分析领域取得了一系列成果。我们课题组与金文睿教授合作，于2007年成功定性采集到luminol体系的电致化学发光光谱。基于前期ECL光谱定性采集技术的积累，进一步研发适用于定量分析的ECL光谱采集系统将是ECL检测装置设计理念的一次重大革新，相关装置既能助力ECL辐射机理的深入研究、推动ECL光谱学的发展，又能促进光谱分辨技术在ECL分析领域的应用，突破罗氏公司在光强型ECL诊断领域的知识产权保护网。

   适用于定量分析的科研型电致化学发光检测装置的研发构想如下：

  如图1所示，以CCD光栅光谱仪为核心部件，采用TTL信号触发原理实现ECL信号产生装置和光谱检测装置的同步运行，在此基础上通过提高辐射采集效率、设计专门暗盒、构建高效光路和降低宇宙射线干扰等措施实现ECL光谱检测装置的集成与组装。

图1.适用于定量分析的科研型ECL光谱仪研制原理图    

   项目组拟从ECL信号发生装置与光谱检测装置的协同运行和提高信噪比两方面开展研究，形成一系列具有知识产权的核心技术和硬件装置。如图2所示：

图1.适用于定量分析的科研型ECL光谱仪核心技术及关键硬件装置

         项目研发涉及ECL信号发生装置与光谱检测装置的协同运行涉及软件硬件两方面内容。在软件设计方面，由于电化学工作站和定制的光栅光谱仪均有独立的商业化控制软件，本项目拟采用结构程序设计法首先解决控制软件的协同运行问题，实行电化学工作站和ECL光谱采集系统由电脑分别控制且同步运行的方案；我们的研发思路是首先在一台电脑上同时运行两个控制软件采集相应的光谱信息，在获得初步成功的基础上，自编和设计专门的ECL光谱采集软件，最终实现由一个操作软件同时控制电化学工作站和CCD光栅光谱仪。

       由于采用以电极表面产生的ECL辐射作为光源的设计思路，ECL信号发生装置与光谱检测装置协同运行主要考虑通过精密调控工作电极几何位置构建高通量光路的方式，提高入射光通量。

       目前，项目组已经成功推出若干原型机，并正在对相关装置进行持续改进。