Спектрометр оптической эмиссии с дуговой искрой -Введение в фотоэлектрический детектор ПЗС

Традиционная спектральная система обнаружения для монохроматора плюс фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) С 1970-х годов желательно использовать фотодиодные матрицы (SPDA) и другие фотоэлектрические датчики для создания трехмерной спектральной карты и разработки соответствующей технологии обработки. SPDA не только может получить определенный диапазон информации обнаружения в диапазоне длин волн, но и обладает гибкостью возможностей интеграции, но она не такая чувствительная и не имеет такого динамического диапазона, как ФЭУ, а шум больше, линейный диапазон узкий, а темновой ток также большой, в то время как ПЗС компенсирует эти недостатки.

Существует несколько свойств ПЗС, которые тесно связаны со спектрометрическими приборами:

(1) Высокая чувствительность и низкий уровень шума. Устройства CCD имеют очень высокую квантовую эффективность, не менее 10%, до 90% и более. Эффективность переноса заряда составляет почти 100%, они работают при низких температурах, практически без темнового тока, шум почти близок к нулю, новейшие устройства CCD достигли очень высокого отношения сигнал/шум при комнатной температуре, очень низкого темнового тока, полностью отвечают требованиям прибора при анализе константы и микроанализе. Вышеуказанные преимущества делают чувствительность устройств CCD выше, чем у других детекторов (например, ФЭУ и SPDA), а нижний предел обнаружения достигает уровня pg или даже уровня fg.

(2) Широкий спектральный диапазон (200~1050 нм). Квантовая эффективность может достигать 90% в видимой области (400~500 нм) и не менее 10% между дальней ультрафиолетовой областью (200 нм) и ближней инфракрасной (1000 нм). В спектральной области шириной 100~1100 нм ПЗС имеет высокую квантовую эффективность, и большинство спектральных инструментов излучения, поглощения и рассеяния работают в этой области, поэтому ПЗС стал идеальным детектором для всех видов спектральных инструментов.

(3) Широкий динамический линейный диапазон отклика 10 величин. ПЗС имеет широкий диапазон отклика и идеальную линейность отклика 10 величин и сохраняет линейный отклик во всем динамическом диапазоне отклика, что имеет особое значение для количественного спектрального анализа.

(4) Геометрическая стабильность, устойчивость к переэкспонированию: ПЗС стабильна по своим геометрическим, термическим и электрическим свойствам после длительной эксплуатации и не боится переэкспонирования, поэтому она прочнее и долговечнее ФЭУ.

(5) Одновременно можно проводить выборку из нескольких каналов для получения трехмерной спектрограммы «длина волны-интенсивность-время», которую можно использовать совместно с фотокатодным устройством для наблюдения рентгеновских изображений.

Эти характеристики CCD делают его идеальным детектором для спектрометров. На последних двух конференциях в Питтсбурге был представлен ряд исследовательских докладов по детекторам CCD для эмиссионные спектрометры , Рамановские спектрометры, флуоресцентная спектрофотометрия и т. д. Ожидается, что через несколько лет ПЗС станет детектором для всех видов спектральных приборов, заменив фотоумножительные трубки.