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  • 创业者

    第11楼2009/06/28

    目前市面上的CCD检测器基本上都属于商用CCD检测器,而不是专业CCD检测器
    通俗点讲,普通商用CCD检测器坏点较多,通过软件的插值计算,可以修正坏点,这也就是为什么市面上所提到的700万像素的CCD可以达到1000万像素的效果。
    而这种CCD检测器的成本和光电倍增管比是便宜的。
    而专业CCD检测器的成本就贵很多了,主要体现在像素点之间的间距小于0.15u,普通的CCD好像是大于0.25u,(这个需要行家验证,我印象中是这样),而且每个像素点的有效性以及防溢出设计等等等等,而据我所知道的,目前市面上销售的ICP好像就两个型号是,一个是JY公司的ACEIVE,一个是瓦里安公司的730

    光电倍增管的优势在于以下几点:
    1,线性范围宽:从原理上讲,CCD以及CID检测器每个像素点容纳的电子数量是有限的,好像是几*10的4次方,不到5个数量级,而用CCD检测器的ICP要想达到5个数量级以上的线性,就必须对同一元素的不同灵敏线进行检测,变相 地提高整体线性,而光电倍增管在这方面比CCD强不少
    2.长期稳定性要好
    3.灵敏度检出限往往能做到更好

    光电倍增管的不足
    1:从原理上讲,光电倍增管不能够制冷,CCD检测器在制冷的情况下,对暗电流的抑制会有不错的效果,因此从长远来讲,CCD检测器终究会在灵敏度上超越光电(虽然目前还真不行)
    2 再从原理上分析,光电倍增管一次只能读取一个信号,这就意味着元素信号和背景信号不能够同时读取,而CCD则可以,这个也许是光电倍增管目前相比CCD唯一的劣势吧

    暂时就想到这么多,还有谁可以补充的,大家一起学习下!

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  • shaweinan

    第12楼2009/06/29

     1.CID检测器检测的好象并不是产生光电子的多少,而是光电子产生的快慢,所以其检测的线性范围并不受像素点容纳的电子数量的限制;
     2.长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好;
     3.仪器检出限虽然与其灵敏度有关,但还与噪音有关,因为光电倍增管在放大光信号的同时,其暗电流和噪音也会被同时放大,所以其检出能力未必就比固体成像器件要好。

    cavelong 发表: 1.线性范围宽:从原理上讲,CCD以及CID检测器每个像素点容纳的电子数量是有限的,好像是几*10的4次方,不到5个数量级,而用CCD检测器的ICP要想达到5个数量级以上的线性,就必须对同一元素的不同灵敏线进行检测,变相 地提高整体线性,而光电倍增管在这方面比CCD强不少
     2.长期稳定性要好
     3.灵敏度检出限往往能做到更好

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  • 硫酸里的小虫虫

    第13楼2009/06/29

    我们这用的就是光电倍增管

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  • 创业者

    第14楼2009/06/30

    感谢您的补充。
    不过您所说的第一点我不太认同,回头我也请教一下相关专家
    CCD检测器和CID检测器工作的时候实际上都是要接纳电子信号的,并不是自身产生电子信号。除了读取方式不一样以外,CCD和CID实际上是没有任何区别的,而像素点在接纳电子信号的时候,就一定会受到这个物理限制,无论是CID还是CCD,其固有的这个限制的确制约着其线性范围。

    至于您的第二条,的确,长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好,但是有一点,长期稳定性是光电倍增管的传统优势,好的专业型CCD检测器的确也能表现出很好的稳定性,加上制冷环境,好过常规PMT也属正常,但实际的情况是,目前几乎所有的ICP都是使用的普通商业型CCD或CID,坏的像素点过多,往往是通过插值运算来弥补,也许这类型检测器也能做到非常好,但在这种情况下哪种检测器在工作上更容易做到更稳定也就一目了然了

    至于第三点:我也赞同您的观点,但道理还是同上,
    PMT不是完美无缺的,说它长期稳定性好,灵敏度更好,检出限容易做到更好,并不是说该类型检测器就没有影响这些指标的负面因素在里面,而是说,这些负面因素相对于CCD和CID检测器而言,影响幅度相对小,弥补或者说处理方式相对也容易的多,也有效不少。

    shaweinan 发表: 1.CID检测器检测的好象并不是产生光电子的多少,而是光电子产生的快慢,所以其检测的线性范围并不受像素点容纳的电子数量的限制;
     2.长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好;
     3.仪器检出限虽然与其灵敏度有关,但还与噪音有关,因为光电倍增管在放大光信号的同时,其暗电流和噪音也会被同时放大,所以其检出能力未必就比固体成像器件要好。

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  • icp_icp

    第15楼2009/06/30

    这是我看到最好的解释.没有任何偏颇.

    cavelong 发表:感谢您的补充。
    不过您所说的第一点我不太认同,回头我也请教一下相关专家
    CCD检测器和CID检测器工作的时候实际上都是要接纳电子信号的,并不是自身产生电子信号。除了读取方式不一样以外,CCD和CID实际上是没有任何区别的,而像素点在接纳电子信号的时候,就一定会受到这个物理限制,无论是CID还是CCD,其固有的这个限制的确制约着其线性范围。

    至于您的第二条,的确,长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好,但是有一点,长期稳定性是光电倍增管的传统优势,好的专业型CCD检测器的确也能表现出很好的稳定性,加上制冷环境,好过常规PMT也属正常,但实际的情况是,目前几乎所有的ICP都是使用的普通商业型CCD或CID,坏的像素点过多,往往是通过插值运算来弥补,也许这类型检测器也能做到非常好,但在这种情况下哪种检测器在工作上更容易做到更稳定也就一目了然了

    至于第三点:我也赞同您的观点,但道理还是同上,
    PMT不是完美无缺的,说它长期稳定性好,灵敏度更好,检出限容易做到更好,并不是说该类型检测器就没有影响这些指标的负面因素在里面,而是说,这些负面因素相对于CCD和CID检测器而言,影响幅度相对小,弥补或者说处理方式相对也容易的多,也有效不少。

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  • icp_icp

    第16楼2009/06/30

    就我知道,专业的CCD价格很贵,要在2万美圆左右,看看现在ICP的价格,就可以知道大家用的是啥CCD了.
    还有就是,高端的直读光谱(火花)用的都是PMT.

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  • shaweinan

    第17楼2009/06/30

    [div]原文由 cavelong 发表:  感谢您的补充。
      不过您所说的第一点我不太认同,回头我也请教一下相关专家。

      CCD检测器和CID检测器工作的时候实际上都是要接纳电子信号的,并不是自身产生电子信号。除了读取方式不一样以外,CCD和CID实际上是没有任何区别的,而像素点在接纳电子信号的时候,就一定会受到这个物理限制,无论是CID还是CCD,其固有的这个限制的确制约着其线性范围。

      至于您的第二条,的确,长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好,但是有一点,长期稳定性是光电倍增管的传统优势,好的专业型CCD检测器的确也能表现出很好的稳定性,加上制冷环境,好过常规PMT也属正常,但实际的情况是,目前几乎所有的ICP都是使用的普通商业型CCD或CID,坏的像素点过多,往往是通过插值运算来弥补,也许这类型检测器也能做到非常好,但在这种情况下哪种检测器在工作上更容易做到更稳定也就一目了然了。

      至于第三点:我也赞同您的观点,但道理还是同上。
      PMT不是完美无缺的,说它长期稳定性好,灵敏度更好,检出限容易做到更好,并不是说该类型检测器就没有影响这些指标的负面因素在里面,而是说,这些负面因素相对于CCD和CID检测器而言,影响幅度相对小,弥补或者说处理方式相对也容易的多,也有效不少。[/div]
    [div]原文由 icp_icp 发表:  这是我看到最好的解释,没有任何偏颇。[/div]

      是吗?不见得吧,呵呵。

    cavelong 发表: 1.线性范围宽:从原理上讲,CCD以及CID检测器每个像素点容纳的电子数量是有限的,好像是几*10的4次方,不到5个数量级,而用CCD检测器的ICP要想达到5个数量级以上的线性,就必须对同一元素的不同灵敏线进行检测,变相 地提高整体线性,而光电倍增管在这方面比CCD强不少
     2.长期稳定性要好
     3.灵敏度检出限往往能做到更好
    原文由 shaweinan 发表: 1.CID检测器检测的好象并不是产生光电子的多少,而是光电子产生的快慢,所以其检测的线性范围并不受像素点容纳的电子数量的限制;
     2.长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好;
     3.仪器检出限虽然与其灵敏度有关,但还与噪音有关,因为光电倍增管在放大光信号的同时,其暗电流和噪音也会被同时放大,所以其检出能力未必就比固体成像器件要好。

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  • shaweinan

    第18楼2009/06/30

    [div]原文由 cavelong 发表:  感谢您的补充。
      不过您所说的第一点我不太认同,回头我也请教一下相关专家。

      CCD检测器和CID检测器工作的时候实际上都是要接纳电子信号的,并不是自身产生电子信号。除了读取方式不一样以外,CCD和CID实际上是没有任何区别的,而像素点在接纳电子信号的时候,就一定会受到这个物理限制,无论是CID还是CCD,其固有的这个限制的确制约着其线性范围。

      至于您的第二条,的确,长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好,但是有一点,长期稳定性是光电倍增管的传统优势,好的专业型CCD检测器的确也能表现出很好的稳定性,加上制冷环境,好过常规PMT也属正常,但实际的情况是,目前几乎所有的ICP都是使用的普通商业型CCD或CID,坏的像素点过多,往往是通过插值运算来弥补,也许这类型检测器也能做到非常好,但在这种情况下哪种检测器在工作上更容易做到更稳定也就一目了然了。

      至于第三点:我也赞同您的观点,但道理还是同上。
      PMT不是完美无缺的,说它长期稳定性好,灵敏度更好,检出限容易做到更好,并不是说该类型检测器就没有影响这些指标的负面因素在里面,而是说,这些负面因素相对于CCD和CID检测器而言,影响幅度相对小,弥补或者说处理方式相对也容易的多,也有效不少。[/div]

      CCD和CID都是由金属、氧化物和半导体组成的半导体器件,所不同的是CCD的半导体衬底多采用P型硅,而CID采用的是N型硅,在结构上CCD在每一个检测单元的金属层上引出一个电极,而CID是两个。这就使得CCD在进行光信号的检测时采用的是破坏性的顺序读取方式,而CID采用的是非破坏性的随机读取方式。
      因为CCD在接受光信号时所有的像素感光时间相同,所以会产生饱和溢出现象,而CID因为有一个预曝光过程,可以先测出每个像素单元到达饱和状态所用的时间,所以不会出现饱和溢出的现象。也正是因为如此,所以CID每个像素单元之间的一次读取时间是不同的,光信号越强一次读取的时间就越短。因为在一次检测过程中每个像素的感光时间都是相同的,所以它们的读取次数是不同的,读取时间越短的读取的次数就越多。同时它在读取时检测的也不是每个像素产生的光电荷的数量,因为对于每个像素单元这一数值都是相同的,而是产生这些光电荷所需要的时间,即电荷变化的快慢,这应该也是CID的曝光时间比CCD的要长的一个主要原因,所以其检测的线性范围应该并不受像素单元容纳的电子数量的限制。
      此外,现在发射光谱仪用的CCD并非是我们日常生活中所用的数码设备上的CCD,它不仅要求坏的像素点极少甚至没有外,一般还必须处理饱和溢出问题,所以光谱仪上用的CCD要比一般普通商业型CCD贵很多。再有,现在光谱仪上用的CCD也不像你说的那样,只有不到5个数量级的响应线性范围,而是一般都可达到9个数量级。可能你说的是在常温下的情况,现在ICP发射光谱仪中的CCD检测器,基本上都是在零度以下的温度工作的。

    cavelong 发表: 1.线性范围宽:从原理上讲,CCD以及CID检测器每个像素点容纳的电子数量是有限的,好像是几*10的4次方,不到5个数量级,而用CCD检测器的ICP要想达到5个数量级以上的线性,就必须对同一元素的不同灵敏线进行检测,变相 地提高整体线性,而光电倍增管在这方面比CCD强不少
     2.长期稳定性要好
     3.灵敏度检出限往往能做到更好
    原文由 shaweinan 发表: 1.CID检测器检测的好象并不是产生光电子的多少,而是光电子产生的快慢,所以其检测的线性范围并不受像素点容纳的电子数量的限制;
     2.长期稳定性光电倍增不一定就比固体成像检测器的要好;
     3.仪器检出限虽然与其灵敏度有关,但还与噪音有关,因为光电倍增管在放大光信号的同时,其暗电流和噪音也会被同时放大,所以其检出能力未必就比固体成像器件要好。

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  • shaweinan

    第19楼2009/07/01

      现在没用并不说明以后就不用,况且现在已经有直读光谱(火花)用固体成像器件检测器的了,而且就连原子吸收的仪器有的都开始用固体成像器件检测器了。
      

    icp_icp 发表:  就我知道,专业的CCD价格很贵,要在2万美圆左右,看看现在ICP的价格,就可以知道大家用的是啥CCD了。
      还有就是,高端的直读光谱(火花)用的都是PMT。

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  • 创业者

    第20楼2009/07/01

    感谢您的热心说明
    我并没有质疑CID信号饱和与否的问题,只是这个问题与其像素点以及容纳电子数量关系不太大。CCD检测器以及CID检测器的ICP的线性范围的确可以做到8个数量级(超过8个数量级我认为很难)但并不是说CCD和CID检测器自身可以做到这个程度,前面已经提到了,达到8个数量级以上主要的手段还是结合了元素的灵敏线以及次灵敏线。
    记得在哪本书上看到过,CCD以及CID每个像素点所容纳的电子数量是有限的(所以会存在溢出与否的现象),而这个数量制约了CCD或CID检测器的线性范围,此并非硬件改进能够扩展的,一般都是通过软件来得以实现。
    比如斯派克的ICP据说可以达到8个数量级,PE,热电的ICP据说可以达到9个数量级,这些都是用了元素的不同灵敏线得以实现的。用同一条谱线,要想在曲线上同时覆盖到10的8次方,相信使用过ICP的伙计们心中都有数。









    shaweinan 发表:  CCD和CID都是由金属、氧化物和半导体组成的半导体器件,所不同的是CCD的半导体衬底多采用P型硅,而CID采用的是N型硅,在结构上CCD在每一个检测单元的金属层上引出一个电极,而CID是两个。这就使得CCD在进行光信号的检测时采用的是破坏性的顺序读取方式,而CID采用的是非破坏性的随机读取方式。
      因为CCD在接受光信号时所有的像素感光时间相同,所以会产生饱和溢出现象,而CID因为有一个预曝光过程,可以先测出每个像素单元到达饱和状态所用的时间,所以不会出现饱和溢出的现象。也正是因为如此,所以CID每个像素单元之间的一次读取时间是不同的,光信号越强一次读取的时间就越短。因为在一次检测过程中每个像素的感光时间都是相同的,所以它们的读取次数是不同的,读取时间越短的读取的次数就越多。同时它在读取时检测的也不是每个像素产生的光电荷的数量,因为对于每个像素单元这一数值都是相同的,而是产生这些光电荷所需要的时间,即电荷变化的快慢,这应该也是CID的曝光时间比CCD的要长的一个主要原因,所以其检测的线性范围应该并不受像素单元容纳的电子数量的限制。
      此外,现在发射光谱仪用的CCD并非是我们日常生活中所用的数码设备上的CCD,它不仅要求坏的像素点极少甚至没有外,一般还必须处理饱和溢出问题,所以光谱仪上用的CCD要比一般普通商业型CCD贵很多。再有,现在光谱仪上用的CCD也不像你说的那样,只有不到5个数量级的响应线性范围,而是一般都可达到9个数量级。可能你说的是在常温下的情况,现在ICP发射光谱仪中的CCD检测器,基本上都是在零度以下的温度工作的。

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