小中大光谱分析基本原理简介(五)
第五章 光电光谱的测光原理
§5—1 光电倍增管
§5—1—1 光电倍增管的基本特性
测量光谱线的光电元件主要是光电倍增管,作为光能转变为电能的光电元件在测定光谱线强度时的基本特性。
1.光特性:光特性是指光电流与射入光阴极的光束强度成直线关系:但由于存在着各种二次光电效应等使光电流与光束强度的比例受到影响。在实际工作中希望直线变化的范围大一些。
2.光谱特性:光电元件的光谱特性是光电流与入射光束波长的关系。光谱特性是很复杂的决定于光阴极的材质。在可见和紫外区应用光电倍增管。
3.伏安特性:是指光电流与供电电压的关系。
4.频率特性,是指光电流与入射光束强度变化频率的关系。实际上二次光电现象一般均使光电元件具有一定的惯性。
5.温度特性:随着温度的升高发生不同的变化这就是光电元件的温度特性。温度升高,使光电流增大,而且使光电元件的光谱特性发生变化,但当增至一定值时光电元件的光电性质将发生急剧变化。
6.光电元件随着其工作时间长短的变化称老化,也决定光电元件的使用寿命。
一般我们对光电元件的灵敏度概念:光谱灵敏度和积分灵敏度二种:光谱灵敏度指各不同波长的入射光束产生不同光谱灵敏度,以毫安瓦表示。积分灵敏度指光电元件对射入的所有光束的灵敏度,以毫安/流明表示。
§5—1—2 光电倍增管的工作原理
光电倍增管是基于电子二次发射原理之上的它的积分灵敏度比光电管大多了,从而减小了放大器的线路。其工作原理如下:
射人光阴极K上的光束,促使电子由光阴极发出,轰击发射极d1, d2, d3…,…直至集电极A发射出光电流Io,各个发射极受到电子轰出以后,放出更多的电子且继续轰发下一个发射极、发射极之间存在着一定的电压。
光电倍增管的供电电压的稳定性对它的放大系数影响很大,电源电压变化1%,则放电系数变化n%,n为光电倍增管的极数,即发射极的数量。为此,对直读光谱分析而言电源稳定性是非常重要的。
结论:发射极的二次放大系数与其加上的电压成正比。光电倍增管主要质量指标是放大倍数。包括:放大系数的直线性,工作稳定性,结构尺寸等质量指标
光电直读光谱分析中使用的光电倍增管是多样的,一般使用侧窗式。紫外区尽量使用侧窗式,要求外形尺寸要小。可缩小整个光电光谱仪的体积。