电感耦合等离子体光谱分析技术与应用（四）.pptVIP

* 2 固态光电检测器 (1)发展过程 光电倍增管检测器的限制： ＃1 每只PM一段时间内在只能检测一条谱线，限制了ICP光源的多元素检测能力； ＃2 一只PM不能同时测出谱线强度和背景强度，也不能同时测出分析线强度和内标线强度； ＃3 不宜同时采用一个元素的多谱线测量法 70年代开始研究，90 年代推广。在原子发射光谱分析仪器中应用的固态检测器主要是 光电二极管阵列检测器， PDA: 电荷耦合阵列检测器，CCD 电荷注入检测器，CID CCD,CID 又叫电荷转移器件，其用在发射光谱分析中又下列特点： ＃1 一次曝光可同时摄取很宽光谱区，像电子相机一样可记录全景； ＃2 可应用实时扣背景，及采用实时内标法； ＃3 可同时用多谱线测量法； ＃4 提高分析速度 ＃5 不用移动光栅，提高了光谱议稳定性； ＃6 大规模集成电路，寿命较长。 缺点 ＃1 不好解决宽波段于大窗口的矛盾，一般只用nm级的窗口（谱图）； ＃2 同一元素的谱线分布在不同光谱级，强度不好准确比较； ＃3 长波分辨氯率降低。 * (2) 固态光电检测器原理 ＃1 MOS光敏单元工作原理 CCD 是一种半导体集成器件，MOS是（metal-oxide-semiconductor金属－氧化物－半导体)光敏元件，移位寄存器－电荷转移栅 * MOS光敏单元结构（像素） 光电转换 电荷的转移 ＃2 移位寄存器 移位寄存器也是MOS结构，由金属－氧化物－半导体组成，应避光工作。 * 光敏单元中的电荷向移位寄存器转移 ＃3 光敏区中的电荷通过转移电极Z转移到移位寄存器中 * (3)面阵CCD * 面阵CCD的输出 (4) CCD的性能指标（选讲） ＃1转移效率 电荷从一个势阱（电极）向另一个势阱中转移时的传输效率。 Q0-原电量 Q1－转移后的电量 损耗率：残留在原势阱中的电量与原电量的比； * 要求转移效率99.99% CCD的光电特性 #2 光电特性 在某波长范围内CCD的输出电压（电流）与照度的关系，一般照度在100lx（勒克司）以下，有良好的线性关系。 * CCD的光谱特性 ＃3 光谱特性 CCD不同波长的响应，半导敏化体硅的光谱响应一般在0.4μm－1.15μm典型特性曲线。但ICP光源要求分析紫外区，要经过敏化处理 ，其光谱特性见图 * 光谱特性曲线（不同型号） * 暗电流 ＃4 暗电流 产生：半导体硅片（衬底）热电离；界面热激发；主要是耗尽区里产生复合中心的热激发产生 IRIS A/P：－700c， IRIS HP： －380c IRIS HP： －400c OPTIMA3000: －380c VISTA MPX:－300c VISTA PRO:- :－350c PRODIGY:三级电制冷 ICPE-9000: －150c * 噪声特性 噪声大淹没光谱信号不能用，PM要挑选。PDA因噪声大在ICP光谱仪器无法推广。 固体检测器噪声要三部分构成：信号噪声Ns，读数噪声Nr，暗电流噪声Nd，总噪声Nt＝ Ns ＋Nr ＋Nd Nd－由信噪声号光子散粒噪声＋信号闪烁噪声； Nr——由读数电路产生； Nd ——与器件温度有关； 读数噪声： Nr∝ K－玻尔兹曼常数；T是器件温度；C－放大器电容 * #5噪声：叠加在光谱信号时上的本底信号 溢出问题 * 溢出：过量的光生电荷从一个检测单元流动到附近的单元 电荷中合，导流－过剩电荷排涉系统，控制每个象素的曝光时间 CCD与CID的不同 (5) CID检测器 CID的光电荷积分－取样测量－电荷注入过程 非破坏性（NDRO)测量及破坏性（DRO)测量过程 * 第二次取样 电荷注入忖底 Sio2:0.5μm 通过电荷注入进行光电转换的固体器件 光电荷原理同CCD CID检测器 * 二维（面阵）CID检测器 * 优点：没有溢出，多次检测，增加精度，专利，价格 CID记录的全谱及微区谱 * 钢中P213nm 测定 * 固体检测器的特点 1可任选波长做分析线， 2一个元素可同时用几条不同灵敏度谱线做分析线，扩大分析范围。 3 同一元素可同时用几条分析线，改进精度，判断谱线干扰。 4定性分析方便。 5可同时用内标和扣背景。 6结构紧凑。 使用ICP光谱仪的主意事项 做好日常维护保养让光谱仪处于良好的工作态; 根据样品的特点,制定方法. 日常维护: 1实验室环境:通风,工作面积大,防尘; 2供电:稳定,地线,零地压差; 3氩气质量:含水量,杂质少,或净化; 4注意冷却水防藻; 5清洗炬管和 进样系统; 6定