全谱ICP光谱仪中检测器CCD和CID的区别

2023-11-10 19:21:41, 管理员 美析(中国)仪器有限公司


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第一部分:引言

不同厂家,甚至同一个厂家生产的全谱ICP光谱仪(ICP-OES),使用的检测器有时是不同的,有的用CCD检测器,有的使用CID检测器,哪么这两种检测器有什么不同呢?

什么叫CCD和CID,CCD就是电荷耦合器件,英文名Charge-Coupled Detector简称CCD,而CID就是电荷注入器件英文名称Charge-Injection Detector简称CID。

我们先来说说ICP光谱仪或其它仪器的CCD检测器,可以将一个CCD看作是许多个光电检测模拟移位寄存器。在光子产生的电荷被贮存起来之后,它们近水平方向被一行一行地通过一个高速移位寄存器记录到一个前置放大器上。最后得到的信号被贮存在计算机里。

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第二部分:理论

 

CCD器件的整个工作过程是一种电荷耦合过程,因此这类器件叫电荷耦合器件。对于CCD器件,当一个或多个检测器的象素被某一强光谱线饱和时,便会产生溢流现象。即光子引发的电荷充满该象素,并流入相邻的象素,损坏该过饱和象素及其相邻象素的分析正确性,并且需要较长时间才能便溢流的电荷消失。为了解决溢流问题,应用于原子光谱分析的CCD器件,在设计过程中必须进行改进,例如:进行分段构成分段式电荷耦合器件(SCD),或在象表上加装溢流门,并结合自动积分技术等。

再来说说IP光谱仪或其它仪器的检测器CID,CID是一种电荷注入器件(Charge-Injected Device),其基本结构与CCD相似,也是一种MOS结构,当栅极上加上电压时,表面形成少数载流子(电子)的势阱,入射光子在势阱邻近被吸收时,产生的电子被收集在势阱里,其积分过程与CCD一样。

CCD和CID的主要区别是在于读出过程,在CCD中,信号电荷必须经过转移,才能读出,信号一经读取即刻消失。而在CID中,信号电荷不用转移,是直接注入体内形成电流来读出的。即每当积分结束时,去掉栅极上的电压,存贮在势阱中的电荷少数载流子(电子)被注入到体内,从而在外电路中引起信号电流,这种读出方式称为非破坏性读取(Non-Destructive Read Out),简称:NDRO.CID的NDRO特性使它具有优化指定波长处的信噪比(S/N)的功能。

同时CID可寻址到任意一个或一组象素,因此可获得如“相板”一样的所有元素谱线信息。光电倍增管外光电效应所释放的电子打在物体上能释放出更多的电子的现象称为二次电子倍增。光电倍增管就是根据二次电子倍增现象制造的。它由一个光阴极、多个打拿极和一个阳极所组成,每一个电极保持比前一个电极高得多的电压(如100V)。当入射光照射到光阴极而释放出电子时,电子在高真空中被电场加速,打到第一打拿极上。一个入射电子的能量给予打拿极中的多个电子,从而每一个入射电子平均使打拿极表面发射几个电子。二次发射的电子又被加速打到第二打拿极上,电子数目再度被二次发射过程倍增,如此逐级进一步倍增,直到电子聚集到管子阳极为止。通常光电倍增管约有十二个打拿极,电子放大系数(或称增益)可达108,特别适合于对微弱光强的测量,普遍为光电直读光谱仪所采用。

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第三部分: 结论 

总的来说,ICP光谱仪的检测器CCD和CID都是为了适应上世纪九十全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪的二维分光色散系统而推出的平面检测器,统称为电荷转移检测器(change transfer detector ,CTD)。CID是一种具有电容特性的检测器,相对来说对红外敏感,因此需要镀膜将紫外光转换为红端的光;由于灵敏度差、读数噪声大,CID采用一种叫非破坏性读数的方式不断累积电荷提高灵敏度,同时从统计学意义上可以降低读数噪声。

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第四部分:仪器参数

 

ICP-6810全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪

产品说明、技术参数及配置

ICP-6810是用于测定不同物质(可溶解于硝酸、盐酸、氢氟酸等)中的微量、痕量元素含量的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪,广泛应用于环保、石油制品、稀土、半导体、地质、冶金、化工、临床医药、食品、生物样品、刑事科学、农业研究等各个领域。

性能特点性能稳定仪器采用美析仪器自主研发的全固态射频电源,具有体积小、效率高、输出功率稳定、带有各种保护功能等诸多优点,负载采用全自动匹配技术,匹配速度快,提高了电源的使用效率和仪器的稳定性,并使得整个点火过程简单方便。进样自动化采用四通道全自动设计,转速可根据测试需求设置调节流量,载气、等离子气、辅气均采用先进的质量流量控制器来控制,同时可以配备进口高盐雾化器、进口耐氢氟雾化器等,满足客户的各种测试需求。精准分析采用中阶梯光栅-棱镜交叉色散方式,无移动光学元件;超低杂散光设计配合独特的光学设计,氮气分布式吹,进口的光学元件,智能精确的自动波长校准算法。高精探测器采用大尺寸CID探测器,波长范围165-900nm范围连续覆盖,一次曝光,全谱显示;非破坏性读取(NDRO)功能,改善了弱分析线的信噪比,提高了结果的准确性,并且数据采集与分析均优于CCD;极佳的线性动态范围和与生俱来的抗溢出功能确保任意强弱的谱线可在一次曝光内测量并进行分析,同时为方法选择理想波长提供了灵活性(可选第二、第三或更次灵敏线来排除干扰)。超快的测试速度各分析谱线可以在曝光时间内设置任意合适的积分时段来实现测量的最优化;可以一次曝光读出所有分析谱线的强度积分值加快分析速度;还可以指定谱线独立读出,读出时间不超过2ms。强大的软件分析功能软件操作方便、直观,具有定性、半定量、定量分析功能,具有仪器诊断优化功能,灵活的全谱研究功能,强大的离线再处理功能,具有科学智能的背景校正、去除干扰的算法功能,让测试变得更加专业与准确。仪器技术参数射频发生器技术指标输入:220VAC, 20A输出:800~1500W频率稳定性:<0.05%输出功率稳定性:<0.1%电磁场泄漏辐射强度:距机箱30cm处电场强度E:<5V/m

进样装置技术指标输出工作线圈:内径25mm、3匝三同心石英炬管:外径20mm;根据中心通道大小有多种型号可选高效进口雾化器:同心型雾化器,外径6mm ;多型号可选,高盐、耐HF等`雾化室:双筒型雾化室,可以选配旋流式雾化室,外径57.2mm蠕动泵:十二转子四通道,转速可根据需求流量设置调节(即根据进样速度设定,直观,准确)总氩气消耗量:氩气总消耗量小于14L/min氩气流量计和载气压力表规格:

1.等离子气流量计(60~1200)L/h (1~20L/min)2.辅助气流量计(3~60)L/h (0.05~1L/min)3.载气流量计(3~60)L/h (0.05~1L/min)4.载气稳压阀(0.2MPa)5.冷却水:水温20~25℃ 流量>5L/min 水压>0.1MPa分光器技术指标光栅:中阶梯光栅,52.67 lp/mm,64闪耀角,采用德国肖特公司热膨胀系数接近于零的Zerodur材料做基底,性能更出众棱镜:超纯康宁紫外熔融石英,在170nm处内透过率99.6%波长范围:165nm~900nm焦距:430mm数值孔径:F/8,超高的光通量保证仪器的检出限和灵敏度分辨率:<0.0068nm@200nm杂散光:10000ppmCa溶液在As189.042nm处的等效背景浓度<2ppm光室:精密恒温,35±0.1℃分布式氮气吹扫,正常吹扫2L/min,快速吹扫4L/min检测装置技术指标检测器类型:电荷注入式检测器(CID)靶面尺寸:27.6mm×27.6mm,1024×1024寻址检测单元读取方式:非破坏性读取(NDRO) ,全幅读取(FF)和任意读取积分(RAI)线性动态范围:108波长响应范围:165nm~1000nm电子快门:单独设置各谱线的积分时间;可指定谱线独立读出,读出时间<2ms量子效率:无任何镀膜,200nm紫外区可达35%以上检测器冷却:高效三级半导体制冷,制冷温度-45℃仪器技术指标观测方式:垂直观测液体含量:0.01ppm~几千ppm固体含量:0.001%~70%重复性:(即短期稳定度)相对标准偏差RSD<1%稳定性:相对标准偏差RSD<1.5% @2小时测试速度:单个谱线CID读出时间仅需2ms,一分钟内可实现所有元素的测量元素检出限(μg/L):大部分元素1ppb~10ppb应用领域1.硅工业:磁性材料加工行业2.冶金工业:可分析对金属材料质量影响很大的As、Bi、Pb、Sb、Sn等杂质元素3.水质分析:可检测水质污染的八大重金属等元素4.地质、矿石分析:岩石样品中Ca、Mg、Na、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Ni、Au、Ag等元素的测定5.石油化工和轻工领域的应用:测试原油中的30多种元素,主要有Fe、Na、Mg、Ni、V、Ca、Pb、Mo、Mn、Cr、Co、Ba、As等6.医疗、卫生、农业环保、商品、食品质量检测

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第五部分:关于我们

上海美析仪器有限公司(以下简称美析),是一家具有自主知识产权的高新技术企业,美析的创业理念“科技——因你改变”,并以此为企业宗旨,不断探究、果敢创新。特别是在分析测试仪器领域,不断开发出先进的产品,使美析成为优质仪器资源的供应者。

美析主营光谱类仪器:可见分光光度计、紫外可见分光光度计、原子吸收光谱仪、原子荧光光度计、ICP-AES、ICP-MS,生命科学仪器:超微量分光光度计、全自动核酸提取仪,目前,我们的产品已广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学、医药、环保、冶金、石油、农业等领域。同时美析利用在产品机械结构、光学设计、电气应用和软件开发方面积累的丰富经验,结合市场的最新实际需求,近期将陆续推出一批全新的分析类仪器。

美析非常重视人才的引进和培养,人的因素是一个企业可持续发展的核心因素,所以美析充分尊重每一位员工,做到真正的“共建平台,实现自我”。为此美析建立了强大的培训团队,对在职员工进行全方位的培训,帮助员工制定职业生涯规划,以期公司和员工共同发展。同时美析以“家庭、敬业、学习”的职业操守启迪着员工,每一个美析人都以饱满的热情和专业的技能完,美呈现每一台仪器、服务每一位客户。对人才的重视和尊重使公司的各个环节都充满着严谨和激情,全新的设计理念、对高精度高参数的苛刻要求、应用范围的持续延伸,所有这些都在我们的产品先进性上得到了完美呈现;从原材料的严格验收,到各工艺流程的标准流水线作业,再到质检部门的严格出厂检测,美析人对生产各环节的苛刻要求使得公司建立起一套完善的过程质量控制系统,并在仪器的质量上得到有力体现。也因此使我们的产品受到国内外用户的一致好评。

美析的总部及生产基地设在上海,营销中心设在北京,并在上海、北京、江苏三地建有研发基地。为充分利用各地的智力资源,美析与国内外的部分科研单位也进行了深层次的科研合作,不断将科研成果转化为生产力。为更好的服务于广大客户,美析仪器国内设有12家办事机构,度身定制符合您需求的应用解决方案,提高产品的附加值。在不断服务国内用户的同时,美析也与20多个国家的分销机构建立了深度的战略合作关系。

伴随着美析跻身全球品牌仪器行列步伐的加快,美析对自身的要求不断提高,同时我们也希望能得到社会各界的关爱和支持,让我们携手共同展望。科技,必将因你我而改变。


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