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[align=center][font=宋体][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]常用光敏传感器[/font] [font=宋体]—— 光电管和光电倍增管[/font][/font][/align][align=center][font='Times New Roman'][font=宋体]概述[/font][/font][/align][font=宋体][font=宋体][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]的火焰光度检测器([/font][font=Times New Roman]FPD[/font][font=宋体])、硫化学发光检测器([/font][font=Times New Roman]FPD[/font][font=宋体])、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]的荧光检测器、紫外检测器以及蒸发光检测器都是基于光电效应的原理进行检测,这些检测器内部均安装有光敏传感器,例如光电晶体管、光敏电阻以及光电管和光电倍增管。[/font][/font][align=center][font=宋体]简介[/font][/align][font=宋体]光敏传感器是将光信号转换成电信号的一类传感器,因其体积小、灵敏度高、功耗低等优点,在自动控制领域得到较为广泛的应用。[/font][font=宋体]当特定波长光线照射某些物体表面时,物体收到具有一定能量光子的轰击,物体中电子吸收光子能量而发生相应的电效应,例如电导率变化、发射电子或产生电动势等,此种现象称为光电效应。[/font][font=宋体]光电效应通常分为三类:[/font][font=宋体][font=Times New Roman]1 [/font][font=宋体]外光电效应——在光线的作用下,可以使电子逸出物体表面的现象。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]2 [/font][font=宋体]内光电效应——在光线作用下能使物体电阻率发生变化的现象。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻等。[/font][/font][font=宋体][font=Times New Roman]3 [/font][font=宋体]光生伏特效应——在光线的作用下,能使物体产生一定电动势的现象。基于光生伏特效应的元件有光电池、光电晶体管等。[/font][/font][align=center][font=宋体]光电管的工作原理[/font][/align][align=center][img=,525,150]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307272301059245_5482_1604036_3.jpg!w690x197.jpg[/img][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]1 [/font][font=宋体]光电管的基本工作原理图[/font][/font][/align][font=宋体][font=宋体]如图[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]所示,在真空(或充有惰性气体)的玻璃容器内装有阴极和阳极,阴极表面涂有感光金属层,两级之间施加数百伏特的电压。在无光照的情况下,阴极阳极之间仅有极为微弱的电流流过,称为漏电流[/font][font=Times New Roman]i`[/font][font=宋体]。当特定波长光束照射在阴极表面时,阴极表面逸出一定数量的光电子,在电场的作用下向阳极移动,形成光电流[/font][font=Times New Roman]i[/font][font=宋体]。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]光电管的阴极材料一般采用碱金属[/font][font=Times New Roman]Li[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman]K[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman]Na[/font][font=宋体]等,用于紫外光区域的涂覆[/font][font=Times New Roman]Hg[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman]Au[/font][font=宋体]、[/font][font=Times New Roman]Ag[/font][font=宋体]等金属材料,当入射光束的频率低于某个数值(波长高于某个数值)时,光电效应不再发生。即使增加入射光强度,也不会产生光电流。[/font][/font][font=宋体]在一定范围内,光电流的强度与入射光束的强度成正比,因此光电管可以将明暗变化的光信号转换成强弱变化的电信号,但其存在灵敏度较低的弱点,不能检测微弱光信号。[/font][align=center][font=宋体]光电倍增管[/font][/align][font=宋体][font=宋体]光电倍增管除去阴极和阳极之外,增加了若干个倍增电极(亦称为打拿极或次级发射阴极),可以实现更高的光电转换灵敏度,光电倍增管的结构如图[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]所示。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]打拿极的工作原理是次级电子发射,即具有一定能量的电子轰击某些金属表面时,会有更多的电子从该表面释放出来。例如每个电子激发[/font][font=Times New Roman]3-6[/font][font=宋体]个电子,这些电子经电场加速后轰击到下一个打拿极表面,将产生更多电子,如此不断倍增,最终阳极收集到的电子数达到阴极发出光电子数目的[/font][font=Times New Roman]10[/font][/font][sup][font=宋体][font=Times New Roman]8[/font][/font][/sup][font=宋体]倍以上,所以光电倍增管的灵敏度要显著高于光电管,微弱的光照就可以产生较大的输出电流。[/font][align=center][img=,316,324]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307272301149056_8098_1604036_3.jpg!w649x667.jpg[/img][font='Times New Roman'] [/font][/align][align=center][font=宋体][font=宋体]图[/font][font=Times New Roman]2 [/font][font=宋体]光电倍增管的原理[/font][/font][/align][font=宋体] [/font][font=宋体]光电倍增管良好运行需要供电电源保持稳定、表面清洁干燥和良好的散热条件,特别注意不可以使其接受过于强烈的光照,可能会造成倍增电极的老化甚至损坏。当色谱系统使用氦气做载气时,一般需要将光电倍增管周围以氮气保护,避免氦气渗入倍增管内部,造成分析灵敏度降低或者损坏。[/font][font=宋体][font=宋体]光电倍增管一般用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相色谱仪[/color][/url]的火焰光度检测器([/font][font=Times New Roman]FPD[/font][font=宋体])、脉冲火焰光度检测器([/font][font=Times New Roman]PFPD[/font][font=宋体])和硫化学发光检测器([/font][font=Times New Roman]SCD[/font][font=宋体]),用于微量有机硫和有机磷化合物的测定,可以获得极高的分析灵敏度。[/font][/font][font=宋体]光电倍增管工作时需要较高的直流电压,运行环境需要保持较低的湿度。[/font][font=宋体][font=宋体]光电倍增管一般配合微电流放大器工作,与氢火焰离子化检测器([/font][font=Times New Roman]FID[/font][font=宋体])相比,由于其漏电流相对较大,[/font][font=Times New Roman]FPD[/font][font=宋体]检测器的噪声水平略高。[/font][/font][align=center][font=宋体]小结[/font][/align][font=宋体]光电管、光电倍增管的基本原理。[/font]
选择光传感器时,最重要的一点是理解哪项规格参数是最为关键的。一般来说,在选择一个光传感器时,需要着重考虑的因素包括光谱响应/IR抑制、最大勒克斯数、光敏度、集成的信号调节功能、功耗以及封装大小等6个重要规格。这6个规格的具体描述如下: 1、光谱响应/IR抑制:环境光传感器应该仅对400nm至700nm光谱的范围有感应。 2、最大勒克斯数:大多数应用为1万勒克斯。 3、光敏度:根据光传感器的镜片类别,光线通过镜片后,光衰减可以在25%-50%之间。低光敏度非常关键(1万勒克斯)的光传感器来说,最好采用非线性模拟输出或数字输出。 6、封装大小:对于大多数应用来说,封装都是越小越好。现在可提供的较小封装尺寸约为2.0mm×2.1mm。而尺寸为1.3mm×1.5mm的4引脚封装则是下一代封装。 一旦确定了上述重要规格参数,下一个需要考虑的问题就是哪类输出信号有助于目标应用的实现。 对于大多数光传感器来说,最常见的输出为线性模拟输出。虽然这一输出对于一些应用非常适合,但现在产品提供更多的输出选项,包括线性电压输出、数字输出(通过I2C接口)或者非线性电流或电压输出。每种输出都具有一定的优势。
[align=left]传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。[/align][color=#333333] [/color]传感器可以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展,促进了社会的发展,传感器可以代替多种人工操作并且更加便捷、快速、精准。传感器有着微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的特点,它促进了传统产业的改造和更新换代。传感器能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。传感器包括有称重传感器、霍尔传感器、[url=http://www.eptsz.com/Index.aspx][color=black]液位传感器[/color][/url]、生物传感器、温度传感器、光敏传感器、位移传感器、压力传感器、视觉传感器等。我们可以看出传感器可以测量温度、压力、重力、液位、物料位置等。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,使用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,可以使使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量,所以传感器对于现代化生产十分重要。激光传感器可以用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量,还可用于探伤和大气污染物的监测等。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。温度传感器可以应用于测量室内和室外的环境温度、压缩机顶部的排气温度、测量变频模块的温度等。光敏传感器可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,可以将这些非电量转换为光信号的变化。液位传感器可以检测各类液体的液位,将检测结果转化为电信号输出。位移传感器是一种属于金属感应的线性器件,可以把各种被测物理量转换为电量。[color=#333333] [/color]传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成,敏感元件直接感受被测量,并输出与被测量有确定关系的物理量信号;转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号;变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制;转换元件和变换电路一般还需要辅助电源供电。传感器早可以应用于工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。传感器可以精准的获取可靠的信息,获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段,因此应用范围十分广泛。