目前,直讀光譜儀根據核心部件可分成三種,PMT技術,CCD技術,CMOS技術,還有出現的擁有兩種核心部件的直讀光譜儀。如果一種器件真的已經能夠替代另一種,并且性能優越,目前市場中就會消失一種,但是三種技術都存在,也是有原因的,存在即有道理,現在就讓我們來了解這三種直讀光譜儀的核心部件。
感光元件是直讀光譜儀的核心,元器件的好壞關系到精密儀器的精度。直讀光譜儀(OES)的核心元件有三種,一種是廣泛使用的CCD(電荷耦合)元件;另一種是CMOS(互補金屬氧化物半導體)器件,還有一種是PMT光電倍增管。
PMT的直讀光譜儀成本最高,CCD其次,CMOS的成本最低。世界上第一塊CCD圖像傳感器在1970年誕生于貝爾實驗室,此后很長一段時間CCD主導著圖像傳感器市場。CMOS圖像傳感器從90年代開始獲得業界重視并且得到大量人力物力進行研發,由于CMOS圖像傳感器具有性價比高,體積小,功耗低等特點,逐步扭轉市場格局。
直讀光譜儀精度最高的儀器為PMT技術,PMT器件原本成本不高,但一個PMT管對應一個波長的譜線,所以一個元素至少要配一根管子,每個通道都需要進行掃峰校正,如果要檢測多種元素,造價就較之高昂了。
PMT儀器比較大型并且精度經過光電倍增管放大后較高,分析精度為10-7,分析精度高出10000倍,可進行超低含量分析。后續增加元素麻煩,更加適合高精度應用。大多數的檢測CCD技術已足夠,目前市場還是被CCD獨霸,畢竟越是精密的儀器,對環境和其他因素更加敏感,限制頗多。
CCD技術的光譜儀
CCD可以稱為CCD圖像傳感器,也叫圖像控制器。CCD是一種半導體器件,能夠把光學影像轉化為電信號。
CCD是于1969年由美國貝爾實驗室(Bell Labs)的維拉·波義耳(Willard S. Boyle)和喬治·史密斯(GeorgeE. Smith)所發明的。CCD最突出的特點是以電荷作為信號,而不是電流或電壓作為信號。
CCD的直讀光譜儀是目前的主流,比起PMT技術,CCD技術可以實現多通道,并且增加檢測的元素只要增加曲線,檢測的效率也頗高,30秒可以得出結果。在直讀光譜儀領域,CCD技術是比較成熟,應用多,占據市場的技術。
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