小中大目前商品仪器使用的检测器主要有光电倍增管PMT 和电荷转移器件(主要为电荷耦合器件CCD、分段耦合器件SCD、电荷注入器件CID),下面分别介绍:
5.1 光电倍增管PMT:
主 要用于顺序扫描的ICP做检测器,在ICP-OES检测中,一个光电倍增管一次暴光只能检测“一条”谱线,无法“同时”测定分析线和背景的强度、分析线和 内标线的强度,所以测定出的强度都有一定的“时间顺序”,在理论上讲,等离子体内进样通道的状态每时每刻都在进行微小的变化,因此对分析线和背景的强度、 分析线和内标线的强度的测定都应该是同时测定才能更准确的扣除光谱背景和进行正真意义上的内标分析,但是PMT 检测器无法进行这个“同时”,这是PMT 检测器相对于电荷转移检测器的主要缺点,至于其他关于PMT 检测器的在《原子吸收光谱仪采购浅谈》已做了简单的探讨,大家可以参考一下。
5.2 电荷耦合器件CCD:
是将电荷在检 测单元之间逐个转移到一个具有电荷感应放大器的检测单元上进行读出,每个检测单元之间不是相互独立的,其具有较高的量子效率和光谱响应范围。因栅极对光的 有强烈的吸收,因此一般采用背照射式,当有强光照射到局部CCD 时存在电荷溢出现象,一般依靠信号处理电路来解决检测器的溢出问题,属于破坏性读出。而分段耦合器件SCD也属于电荷耦合器件一种改进,主要是为减少 CCD转移电荷所需要的历程,通过独立设计,解决了CCD全部读出的缺点,SCD段与段之间无溢出现象,但不能解决段内溢出现象,当然目前所有公司采用的 CCD 检测器都是经过自己特殊设计的,比如:VARIAN 的ICP 720 以上系列使用的CCD,具有很高的数据读取速度和抗溢出设计,并且也能够进行摄谱、光谱指纹分析。因此CCD 做为ICP 检测器已经是非常成熟的工艺。
5.3 电荷注入器件CID:
是 通过电极电压的改变使在检测单元两个电极势阱中电荷的发生转移而进行读出、注入检测过程的,当电荷的转移、注入N型硅的衬底便在外电路中引起信号电流,由 于它不需要将阵列检测器的电荷全部顺序输出而是直接注入单元体内衬底形成电流来读出的,因此这种方式是一种非破坏性的读出过程,具有防溢出功能。CID检 测器为了保证检测器在真空紫外区有较高的灵敏度需要在器件表面涂以增敏剂,因此在此光谱区域的量子效率对增敏剂的依赖性较强,和CCD 一样,CID 也存在过饱和现象,其量子效率、暗电流水平、读书噪声均不如CCD,对于其详细的比较大家可以参考“Instrumentation for Optical Emission Spectroscopy, 1988 V2 N67 Analytical Chemistry , V60 N4 Feb.15.1988 分 析 实 验 室 , 1995,14(5),82 ,”这篇文献来了解,当然CID做为一种新型的检测器,也在不断的革新、变化设计,据说热电的6000系列采用了新型的CID设计,其量子效率、暗电流水 平、读书噪声水平如何有待于验证,我们期待性能更加优良的CID横空出世。 6.软件
一套好的软件操作平台与仪器本身的设计有很大的关系,采购者可以根据自己的需要来确定下面的内容:,一般要求具有 灵活的界面操作窗口,对仪器可以进行自动的控制,能够用软件对仪器各个部分进行自我诊断,包括等离子体焰的点燃与熄灭及激发功率、氩气压力与流量、冷却力 压力、电源及稳定性、高频辐射屏蔽等安全工作的警告和自动控制。
具有方便灵活的定性、半定量及定量分析功能;分析过程中谱线的灵活的选择 及对干扰元素谱线的提供;自动的背景校正、干扰因子校正、内标校正、对标准的线性与非线性拟合等功能;自动进行数据的采集、处理、分析、能够针对不同的样 品可以进行最佳实验条件的自动优化选择(很重要的)、自动显示对分析过程各参数的实时监控、自动报警出现的错误并提示原因、自动进行QA/QC 控制;可以和实验室的LIME 系统有接口或输出;另外需要注意,由于发射光谱存在明显的光谱干扰和基体影响(特别是做过渡元素或稀土元素或着是以过渡元素为基体的样品),软件最好有谱 线拟合技术和强大的数据处理功能,如PE的MFS,VARIAN 的FACT 等功能。
总之,没有任何一家的仪器能够集所有厂家之长,我 们在采购时主要是根据自己的需要和实际条件来选择,把最适合自己的仪器采购近来就是最完美的,个人认为在当前的全谱领域相对于普通的分析检测要求而言, Spectro、Varian、Pe、Thermo、Leeman 的高档ICP表现的都不错。