光谱仪探测器如何选择
发布时间:2025-01-16 16:09:52

一、 光电直读光谱仪原理:

光电直读光谱仪是一种用于物质成分分析的仪器,其工作原理主要包括以下几个步骤:

1. 样品激发:样品在高能量光源(如电弧、火花或激光)的作用下被激发,使其原子或分子处于高能量状态。当这些原子或分子从高能状态回到低能状态时,会发射出特定波长的光。

2. 光谱分离:发射的光通过光学系统(如光栅或棱镜)进行分离,不同波长的光被分离成一系列光谱线。光栅是光电直读光谱仪中常用的分光元件,它通过衍射原理将光分成不同的波长。

3. 光电检测:分离后的光谱线被导向光电检测器,如光电倍增管(PMT)或电荷耦合器件(CCD)。这些检测器将光信号转换为电信号,不同波长的光对应不同的电信号强度。

4. 数据处理:电信号被传输到数据处理系统,通过计算机进行分析和处理。数据处理系统会将电信号转换为光谱图,并根据光谱线的强度和位置进行定性和定量分析。

光电直读光谱仪具有分析速度快、结果可靠等特点,广泛应用于工业分析等领域。随着计算机技术的发展,光电直读光谱仪在20世纪70年代开始迅速发展,提高了分析精度和速度,并实现了分析结果的数据处理和分析过程的自动化控制。

二、光电直读光谱仪的光电探测器该如何选择:

1、光电倍增管(PMT):光电倍增管是点或线测量,只能读取分立的谱线,每个元素对应一个PMT,,谱线是单一波长的接收,不能连续接收,元素越多PMT越多

2、电荷耦合器CCD:CCD是面扫面测量,可根据需求来选择分析谱线,特别是可以利用一个元素有多条谱线的原理,针对某个元素选用多个分析谱线来做分析。

3、PMTCCD技术参数对比:

CCD

PMT

无电流增益

光电转换,有电流增益

合金效果较好

合金与高纯金属检测效果好

全谱检测

一个通道对应一种元素

结构简单,易于后期升级,无需改动仪器硬件

后期升级较麻烦,受仪器空间的限制

暗电流相对较高,信噪比相对较低

暗电流低,信噪比高

动态范围相对较窄

动态范围宽

仪器体积较小

体积较大

无法用于单次火花和时间分辨光谱技术

可以用于单次火花和时间分辨光谱技术

检测下限相对较高

检测下限较低

受外界温度影响相对较小

受外界温度影响相对较大

价格相对适中

价格较高,

三、PMTCCD优缺点

1CCD(全谱)优点:

1、对于任何一个元素,都有许多谱线可供选择,能够覆盖完整的含量范围。对于某个特定的含量范围,我们也可以同时选择几条谱线进行分析,对这些谱线的结果进行统计计算,这样可以提高分析结果的准确性

2、全谱分析,避免以后增加增通道的麻烦,增加基体,也不需要添加硬件。

3、更适合多元素合金分析,整个波长范围内的所有谱线均可利用,我们可以选择元素的优良线来分析,不会因为空间有限而被迫放弃某些波长

2CCD(全谱)缺点:

1)、不适合高纯物质中杂质元素的分析。

2)、动态范围相对较窄

PMT(通道)优点:

1、 一个元素对应一个或多个通道,分析下限更低,适合做痕量分析。

2、 适合测高纯金属(纯度>99.99%的金属)

3、 动态范围更宽,PMT的动态范围是106,而CCD的是105

PMT(通道)缺点:

1、 增加元素需要增加硬件。

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