光電倍增管光譜儀與CCD光譜儀的比較有哪些區(qū)別？

 

光電倍增管光譜儀與CCD光譜儀的比較有哪些區(qū)別？

光電直讀光譜儀主要由激發(fā)光源、光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)三個(gè)部分組成，與分析通道問題相關(guān)的是檢測(cè)系統(tǒng)。

目前絕大多數(shù)光譜儀的光電檢測(cè)器均為光電倍增管（PMT），每條選定的分析譜線對(duì)應(yīng)一個(gè)光電倍增管，構(gòu)成分析通道。此種檢測(cè)類型設(shè)計(jì)具有性能穩(wěn)定，信號(hào)增益效率高（10⁵--10⁶倍）的特點(diǎn)，且分析通道相互獨(dú)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(cè)器件，他可以實(shí)現(xiàn)全譜檢測(cè)，既無分析通道的概念。在國外CCD檢測(cè)器主要用于移動(dòng)式光譜儀，即主要用于金屬材料牌號(hào)分類與鑒別，而不做精確定量分析。

CCD檢測(cè)器件的應(yīng)用使光譜儀實(shí)現(xiàn)小型化成為可能，但是由于此項(xiàng)技術(shù)在這一領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)間比較短，很多問題有待進(jìn)一步完善。其主要問題如下：

1、CCD檢測(cè)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(duì)儀器長期穩(wěn)定性的影響問題很突出，特別對(duì)于爐前實(shí)驗(yàn)室快速定量分析，其環(huán)境影響問題更加明顯，在進(jìn)行分析時(shí)，CCD型的儀器一般要求在每一次分析時(shí)都要先激發(fā)標(biāo)樣樣品進(jìn)行儀器校正，然后才能對(duì)樣品進(jìn)行分析，否則，誤差很大。而通道型的以光電倍增管做檢測(cè)器的儀器分析結(jié)果很穩(wěn)定，在進(jìn)行一次校正后可以保證很長一段時(shí)間內(nèi)是很穩(wěn)定的，期間可以放心進(jìn)行樣品分析。

2、CCD屬于電子檢測(cè)器件，其自身的檢測(cè)能力也帶來了背景高、波動(dòng)大、輸出放大噪聲嚴(yán)重的缺點(diǎn)，CCD的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換率隨環(huán)境溫度的改變而變動(dòng)，ccd在低溫工作時(shí)（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(cè)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(cè)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(cè)能力強(qiáng)，每臺(tái)儀器秩序一套體積很小的CCD檢測(cè)器，但是這也給用戶帶來極大的隱患，一旦CCD檢測(cè)器出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)儀器陷于癱瘓，且更換時(shí)費(fèi)用高。技術(shù)要求高，整個(gè)儀器需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)。這一點(diǎn)，光電倍增管通道型光譜儀由于分析通道相互獨(dú)立，即使某個(gè)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(shí)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(shì)是光譜波長檢測(cè)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(cè)器將犧牲部分元素的檢測(cè)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(cè)器的光譜儀由于通道相互獨(dú)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(cè)器的直讀光譜儀對(duì)于元素的常規(guī)含量的檢測(cè)精度（相對(duì)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(duì)于元素的常規(guī)含量的檢測(cè)精度（相對(duì)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(duì)于分析檢測(cè)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(cè)器的光譜儀。

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