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光電倍增管光譜儀與CCD光譜儀的比較有哪些區(qū)別
閱讀:208 發(fā)布時間:2022-4-29光電直讀光譜儀主要由激發(fā)光源、光學(xué)系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)三個部分組成,與分析通道問題相關(guān)的是檢測系統(tǒng)。
目前絕大多數(shù)光譜儀的光電檢測器均為光電倍增管(PMT),每條選定的分析譜線對應(yīng)一個光電倍增管,構(gòu)成分析通道。此種檢測類型設(shè)計具有性能穩(wěn)定,信號增益效率高(105--106倍)的特點,且分析通道相互獨立,相互間不受影響。
電感耦合器件(CCD)是近年來才應(yīng)用在火花直讀光譜儀的電子檢測器件,他可以實現(xiàn)全譜檢測,既無分析通道的概念。在國外CCD檢測器主要用于移動式光譜儀,即主要用于金屬材料牌號分類與鑒別,而不做精確定量分析。
CCD檢測器件的應(yīng)用使光譜儀實現(xiàn)小型化成為可能,但是由于此項技術(shù)在這一領(lǐng)域應(yīng)用時間比較短,很多問題有待進一步完善。其主要問題如下:
1、CCD檢測器受環(huán)境條件,尤其是受溫度的影響較大,因此環(huán)境條件的變化對儀器長期穩(wěn)定性的影響問題很突出,特別對于爐前實驗室快速定量分析,其環(huán)境影響問題更加明顯,在進行分析時,CCD型的儀器一般要求在每一次分析時都要先激發(fā)標(biāo)樣樣品進行儀器校正,然后才能對樣品進行分析,否則,誤差很大。而通道型的以光電倍增管做檢測器的儀器分析結(jié)果很穩(wěn)定,在進行一次校正后可以保證很長一段時間內(nèi)是很穩(wěn)定的,期間可以放心進行樣品分析。
2、CCD屬于電子檢測器件,其自身的檢測能力也帶來了背景高、波動大、輸出放大噪聲嚴(yán)重的缺點,CCD的光電信號轉(zhuǎn)換率隨環(huán)境溫度的改變而變動,ccd在低溫工作時(150k),暗電流非常低,但是在常溫下暗電流很高,而且溫度的變化能夠引起ccd性能的較大變化,因此CCD檢測器的溫度工作溫度在1+0.5℃這樣的溫度范圍內(nèi),這就需要在光譜儀中添加制冷設(shè)備,而且必須防止由于低溫引起在CCD檢測器表面的結(jié)露現(xiàn)象,而采用充氬氣的光室在ccd和光柵、透鏡上的結(jié)露現(xiàn)象是非常嚴(yán)重的,采用這種方式的儀器壽命很短。
3、ccd檢測能力強,每臺儀器秩序一套體積很小的CCD檢測器,但是這也給用戶帶來極大的隱患,一旦CCD檢測器出現(xiàn)故障,就會導(dǎo)致整個儀器陷于癱瘓,且更換時費用高。技術(shù)要求高,整個儀器需要重新進行校準(zhǔn)。這一點,光電倍增管通道型光譜儀由于分析通道相互獨立,即使某個光電倍增管出現(xiàn)故障,其它元素仍可以繼續(xù)分析,而維修時只需將原來的通道位置上的光電倍增管換掉即可。
4、CCD的表面多硅電極吸收紫外光,且存在表面陷阱,真空紫外效率低(20nm以下),所以其優(yōu)勢是光譜波長檢測范圍在400--800nm,而火花光譜儀的譜線范圍在120--800nm之間,采用ccd檢測器將犧牲部分元素的檢測性能,如碳、磷、硫、硼、砷等元素,其靈敏光譜線波長范圍都在300nm以下。而采用光電倍增管作為檢測器的光譜儀由于通道相互獨立,可以通過選的不同材質(zhì)的光電倍增管用于不同的波長分析來解決這一問題。
5、采用CCD檢測器的直讀光譜儀對于元素的常規(guī)含量的檢測精度(相對標(biāo)準(zhǔn)偏差)一般為15%,而采用光電倍增管的直讀光譜儀對于元素的常規(guī)含量的檢測精度(相對標(biāo)準(zhǔn)偏差)一般為2%。精度高于CCD型的數(shù)倍。
因此,目前對于分析檢測要求高的企業(yè),如大型的煉鋼廠、電解鋁廠、汽車制造廠、銅合金、鉛錫合金元素分析等購買的都是以光電倍增管為檢測器的光譜儀。