Espectrômetro de emissão óptica de arco elétrico -Introdução ao Detector Fotoelétrico CCD

Sistema tradicional de detecção espectral para monocromador e tubo fotomultiplicador (PMT). Desde a década de 1970, tem-se buscado o uso de matrizes de fotodiodos (SPDA) e outros sensores fotoelétricos para estabelecer um mapa espectral tridimensional e desenvolver a tecnologia de processamento correspondente. O SPDA não só pode obter uma determinada faixa de informações de detecção na faixa de comprimento de onda, como também possui a flexibilidade de integração. No entanto, não possui a mesma sensibilidade e a mesma faixa dinâmica do PMT, com maior ruído, faixa linear estreita e corrente escura elevada, enquanto o CCD compensa essas deficiências.

Existem várias propriedades do CCD que estão intimamente relacionadas aos instrumentos espectrômetros:

(1) Alta sensibilidade e baixo ruído. Os dispositivos CCD possuem uma eficiência quântica muito alta, de pelo menos 10% a 90% ou mais. Sua eficiência de transferência de carga é de quase 100%, operando em baixas temperaturas, com corrente escura praticamente ausente e ruído próximo a zero. Os dispositivos CCD mais recentes, que alcançaram uma relação sinal-ruído muito alta à temperatura ambiente e corrente escura muito baixa, atendem plenamente aos requisitos de instrumentos para análise de constantes e microanálises. As vantagens acima fazem com que a sensibilidade dos dispositivos CCD supere a de outros detectores (por exemplo, PMT e SPDA), e o limite inferior de detecção atinge o nível pg ou mesmo fg.

(2) Ampla faixa espectral (200 a 1050 nm). A eficiência quântica pode chegar a 90% na região visível (400 a 500 nm) e a pelo menos 10% entre a região do ultravioleta distante (200 nm) e o infravermelho próximo (1000 nm). Na faixa espectral de 100 a 1100 nm, o CCD apresenta alta eficiência quântica, e a maioria dos instrumentos espectrais de emissão, absorção e espalhamento operam nessa região, tornando-o um detector ideal para todos os tipos de instrumentos espectrais.

(3) Ampla faixa de resposta linear dinâmica de 10 magnitudes. O CCD possui uma ampla faixa de resposta e linearidade de resposta ideal de 10 magnitudes, mantendo uma resposta linear em toda a faixa de resposta dinâmica, o que é de particular importância para a análise espectral quantitativa.

(4) Estabilidade geométrica, resistência à superexposição: o CCD é estável em suas propriedades geométricas, térmicas e elétricas após um longo período de operação e não tem medo de superexposição, por isso é mais forte e durável do que o PMT.

(5) Vários canais podem ser amostrados simultaneamente para obter um espectrograma tridimensional de comprimento de onda-intensidade-tempo, que pode ser usado em conjunto com um dispositivo fotocátodo para observar imagens de raios X.

Essas características do CCD o tornam um detector ideal para espectrômetros. Nas duas últimas conferências de Pittsburgh, uma série de relatórios de pesquisa foram apresentados sobre detectores CCD para espectrômetros de emissão , espectrômetros Raman, espectrofotometria de fluorescência, etc. Espera-se que o CCD se torne um detector para todos os tipos de instrumentos espectrais em alguns anos para substituir os tubos fotomultiplicadores.