shaweinan
第23楼2010/05/20
发射光谱中“直读”的概念应该是相对检测方式而言的,因为原子发射光谱是一种比较古老的仪器分析方法,最早的商品仪器出现在上世纪二十年代,因此采用的检测方式是摄谱,也就是用感光板来接收经过分光后的不同波长的光信号,其特点就是可以将某一波段范围内的所有谱线记录下来然后进行检测,但这种方法需要的过程比较多,先是摄谱,接下来是暗室处理,其中包括显影、定影和用净水冲洗相板,然后是译谱、测光,最后是通过乳剂特性转换制作分析校准曲线计算出分析物的含量,不仅操作烦琐,而且分析时间长,可见它不是一种合适的检测方法。后来出现了光电倍增管,用其进行检测的好处是它是一种将光强度直接转换为电信号的元件,结合计算机技术,可以直接对信号进行处理,然后很快就可得出分析结果,所以称之为“直读”,分析检测过程一下缩短至几分钟,优点显而易见的。但这种检测方式也有明显的问题,就是一只光电倍增管在同一时刻内只能检测一束光的强度,对于色散后的单色光,也就是一次只能检测一个波长的光信号,可原子发射光谱从原理上讲是可以进行多元素同时测定的,它要检测的谱线远不止一条,所以光电倍增管也不是一种理想的检测器。再下来就是现在流行的固体成像检测器,它的特点是首先也是一种光电直接转换的器件,其次检测的也是某一波段范围内的所有谱线,因此同时具有相板和光电倍增管的优点,所以是一种非常被看好的检测方式。现在ICP商品仪器所采用的固体成像检测器主要有两种,一是电荷注入式检测器CID,另一种是电荷耦合式检测器CCD。关于它们的工作原理在现在的专业书籍已有一些介绍,但不是特别多,尤其是其检测性能应该还处在不断提高和发展阶段,所以楼主上面说的可以参考的书籍很多,可也没见到你列出都有些什么书呀。
cnznqn
第24楼2010/05/20
请问楼主 通过什么方式来控制曝光时间?如果不同的谱线有不同的曝光时间,那么如何实现的那么多谱线的曝光时间?所有谱线是一个什么概念,是波长范围内的所有谱线吗?还是?
另外,您所指的0.003nm应该不是光学分辨率,而是像素分辨率吧?(光学分辨率至少是像素分辨率的三倍,也就是200nm处0.003nm的光学分辨率应该是不小于0.009nm)
每小时分析超过500个样品,这时候每个样品测几种元素?
样品消耗量0.1毫升,这时候采用的曝光时间是多少?样品中所测元素的浓度有多大?
shaweinan
第26楼2010/06/05
上面讲了“直读”,下面再来谈一谈“全谱”。“全谱直读”这个概念印象中应该是中国人为了商业运作而炒热的一个术语,不同商家出于各自的利益给出了各种有利于自己的不同解释。说来滑稽,过去有人在发文章时问我这个词应该怎么翻成英语,说实在的,我确实不知道怎样翻才能准确无误恰倒好处,希望 happyjyl 和闲云野鹤能看到这个帖子,他们英语好,先帮着翻一下。只记得它最早好象是出现在ICP光谱仪器的产品介绍中,意思大概是被测元素所有分析线的全覆盖同时检测。所以直到如今也没有个比较统一的定义。鉴于此,本人斗胆就来介绍一下这方面的问题。
“全谱”有的人理解为所有元素的所有谱线,但如果是这样的话则很难达到,至少现在还找不到一台光谱仪器可以满足此要求;再有就是可以用发射光谱检测元素的所有常用分析线的同时检测,如果是这样的话,现在用 CID 和 CCD 作为检测器进行同时检测的光谱仪器基本上都可视为“全谱”仪器,实际上这对光谱分析已经足以了。热电的ICP仪器虽然是将短波和长波分开曝光,但也是采用的对某一光学区域同时检测的方式,所以应该也可以认为是“全谱”方式,只不过就是比一次曝光进行样品分析时需要的时间略微长一些,对分析样品少的情况没有多大的差别,只有当需要检测的样品特别多时方显露其缺陷。以上所说的波长检测既包括谱线轮廓也包括其邻近背景。
应该说明的是到现在为止对上述后一种看法认同的人比较多,是主流。
fragr
第27楼2010/06/05
个人认为这个误区在于:仅仅看到了光谱图的横坐标的波长范围和分辨率,并没有关注纵坐标的信号识别能力和噪声的抑制水平。
绝对的全谱是个终极目标,大家都同意。
但是如果认为CID和CCD就是全谱了,是个谬误,我们是否可以说青蛙在看到的就是整个天空了。
如果对比现在已经有的技术,虽然都不能完全叫做全谱,对比来看,有理由的应该是PMT检测器的ICP。
直读,倒是CID和CCD可以授衔,没有争议。
不过,能够完成测试就是好事啊。但是如果要拿全谱直读这个概念来忽悠,我认为没有意义。
我们追求全谱,我们追求快速,是目标,所有仪器技术都会阶段性的努力。
fragr
第29楼2010/06/05
请您直接到分光光度计版块,看看安捷伦的后分光的分光光度计。好像对其他版块关心不够啊!
shaweinan
第30楼2010/06/06
[quote]原文由 fragr(fragr) 发表: 个人认为这个误区在于:仅仅看到了光谱图的横坐标的波长范围和分辨率,并没有关注纵坐标的信号识别能力和噪声的抑制水平。
......
如果对比现在已经有的技术,虽然都不能完全叫做全谱,对比来看,有理由的应该是PMT检测器的ICP。
......[quote]
你最好还是先了解一下分光原理,分辨率应该是和检测器没有太大关系,同时噪声也并不只是采用中阶梯光栅对复合光进行色散时纵坐标的信号才有,横坐标同样有!
有什么理由应该是PMT检测器的ICP,光电倍增管检测的只是单色器给出的色散后的一束光的强度,理想状态下光束的截面应该是个几何点(对于二维光色散)而没有面积,实际上它的受光面积要大一些,仅此而已。这应该对高分辨的检测并不好,因为它得到的是对一个波长范围的光信号检测后的平均。
shaweinan
第31楼2010/06/06
[div]原文由 shaweinan(shaweinan) 发表: 如果说一维色散的CCD和二维色散的CCD对单一波长点的信号的检测能力差别为256:1,那纯粹是无稽之谈![/div]
[div]原文由 fragr(fragr) 发表: 256:1不是仅仅代表检测能力,比如检出限。因为有电子部分的增益可以补偿;但是256:1导致的信号容量估计不是那么简单了。比如对于同一样品中的高含量和低含量的元素测量,256的威力是不一般了。就像蓄水池一样,湖泊比堰塘就容量大多了。[/div]
说了那么多,到现在才开始说到正题上。你是不是没用ICP光谱仪器做过实验,用光电倍增管进行检测的仪器其检出限会比用固体成像器件的低256倍吗?对于同一样品中的高含量和低含量的元素是怎么检测的,高的选灵敏度差一点的谱线作分析线,低的选灵敏度高一些的作分析线。说到容量问题,不错光电倍增管是要比固体成像器件的要大,你的比喻很形象,这也是为什么后者要解决信号的饱和与溢出问题,同时也是CCD为什么不能用现在市场上普遍流行的数码设备所使用的CCD的重要原因。再有,容量低可以采用很短的光照时间来接收信号,一般几秒就可以了,换一角度看这未必不是好事,可以提高检测速度,缩短分析时间。另外,要知道固体成像器件的动态线性响应范围一般可达8-9个数量级,而ICP原子发射光谱法的线性范围通常也只是5个数量级,因此这对ICP光谱仪器已经是足够了!