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原子发射光谱光电检测法

来源:http://www.run-qee.com/   作者:紫外可见分光光度计    更新日期:2016-09-16 11:41:54    点击:778

原子发射光谱光电检测法

 

光电法利用光电倍增管(Photoelectric multiplier)或电荷耦合器件( CCD)作光电转换元件,把代表谱线强度的光信号转换成电信号,然后由电表显示出来,或进一步把电信号转换数字显示出来。
光电倍增管外壳由玻璃或石英制成,内部抽真空,阴极涂有能发射电子的光敏物质,如Sb-Cs或Ag-Cs等,在阴极和阳极间装有一系列次级电子发射极,即电子倍增极。阴极和阳极之间加有约1000V的直流电压,当辐射光子撞击光阴极时发射光电子,该光电子被电场加速落在第一倍增极上,撞击出更多的二次电子,以此类推,像“雪崩”一样,阳极最后收集到的电子数将是阴极发出的电数的10^5-10^8倍。
电荷耦合器件CCD是一种新型固体多道光学检测器件,它是在大规模硅集成电路工艺基础上研制而成的模拟集成电路芯片。由于其输入面空域上逐点紧密排布着对光信号敏感的像元,因此它对光信号的积分与感光板的情形颇相似。但是,它可以借助必要的光学和电路系统,将光谱信息进行光电转换、储存和传输,在其输出端产生波长—强度二维信号,信号经放大和计算机处理后在末端显示器上同步显示出人眼可见的图谱,无须感光板那样的冲洗和测量黑度的过程。目前这类检测器已经茌光谱分析的许多领域获得了应用。
在原子发射光谱中采用CCD的主要优点:具有同时多谱线检测能力和借助计算机系统快速处理光谱信息的能力,可极大地提高发射光谱分析的速度。采用这一检测器设计的全薦:直读等离子体发射光谱仪,可在1 min内完成样品中70多种元素的测定;动态响应范围和灵敏度均达到或甚至超过光电倍增管,性能稳定,体积小,结实耐用。
CCD一般由三部分组成:①输人部分,包括一个输入二极管和一个输入栅,其作用是将信号电荷引入到CCD的第一个转移栅下的势阱中;②主体部分,即信号电荷转移部分,实际上是一串紧密排布的MOS电容器,其作用是储存和转移信号电荷;③输出部分,包括一个输出二极管和一个输出栅,其作用是将CCD最后一个转移栅下势阱中的信号电荷引出,并检出电荷所运输的信息。CCD的工作过程可参照相关专业资料。CCD的性能通常用像元灵敏度或量子效率、光谱响应范围以及读出信噪比等参数衡量。像元灵敏度或量子效率指收集到的电荷数和照射的光子数的比值。在一定光强下,收集到的电荷数越多,灵敏度越高。
CCD多为面阵形,集成度一般有320 x 320、512 x 320、1024 x1024像元等多种,减小像元尺寸并增大器件面积可有效提高光谱分辨率。由于信号电荷在CCD内的存储和转移与外界隔离,因此从原理上讲,CCD是一个低噪声的器件,适于微弱光信号的检测,且具有很宽的线性相应范围。

 

 

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