山东东仪光电仪器有限公司
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、PMT与CCD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、PMT与CCD优缺点
1、CCD(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
2、CCD(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。