紫外光电二极管检测器

紫外线传感器又称UV传感器， UV固化机是能够发出可利用的强紫外线的一种机械设备。它已被广泛应用于印刷、电子、建材、机械等行业。UV固化机的种类和样式因其所光固的产品不同而有所不同，但其最终的目的是一致的，就是用来固化UV油漆或UV油墨等。UV固化装置由光源系统、通风系统、控制系统、传送系统和箱体等五个部分组成。[img=,613,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220925431398_768_3332482_3.jpg!w613x306.jpg[/img]UV固化在英文中称UVCuring 或 UV Coating，UV固化是光化学反应，即液态的UV照射可固化材料经印刷或涂布到承印物或工件表面，经UV光线照射实现硬化的过程，UV固化与传统的干燥过程相似，但原理不同，传统的干燥一般借助于涂敷材料中溶剂的挥发而形成硬化，而UV固化交联则无溶剂挥发。UV光源系统的不同，也决定了监测其光源强度的紫外线传感器使用具有一定的差异，目前市面上常见的UV固化机中大部分使用的是UV汞灯，在喷涂行业，印刷行业，鞋业方面，木业方面，PCB、LCD行业（金属卤素灯管）工艺品上光等领域都有UV固化的身影。使用此类光源时，会产生大量的热量。会导致灯管附近的温度偏高，温度一般可达到100℃左右，目前紫外线传感器的基材大致分为GaN，SiC和GaP。GaN基材的传感器耐温不能超过85℃，GaP基材的耐温范围大约在125℃以内。SiC材质的传感器耐温值可以达到170℃。高功率发光二极管没有红外线发出。被照射的产品表面温升5°C以下,而传统汞灯方式的紫外线固化机一般都会使被照射的产品表面升高60－90°C，使产品的定位发生位移，造成产品不良。UV-LED固化方式最适宜塑料基材、透镜粘接及电子产品、光纤光缆等热敏感、高精度的粘接工艺要求。采用大功率LED芯片和特殊的光学设计，是紫外光达到高精度、高强度照射；紫外光输出达到8600mW/m2的照射强度。采用最新的光学技术和制造工艺，实现了比传统汞灯照射方式更加优化的高强度输出与均匀性，几乎是传统汞灯方式照射光度的2倍，使UV粘合剂更快固化，缩短了生产时间，大幅度提高了生产效率。针对一般的温度（80℃以下），只要是对应波段的传感器均能满足大部分的需求，一般传感器或者内置放大的电流的传感器能承受的温度范围均在85℃内。在温度范围内工作，传感器主要需要考虑的因素就是传感器能承受的最大辐射强度。一般来说GaN系列材质的传感器能够承受的最大辐射强度大约为100mw/cm2，建议传感器在没有安装衰减器时，紫外线的辐射强度不要超过50mw/cm2，高强度的辐射强度会大大降低紫外线的寿命，但是SiC材质的传感器能很好的承受高强度辐射。检测范围为190-570nm（445nm峰值响应）的GaP材质的紫外线传感器的检测范围可以从420uw/cm2到4.3W/cm2，由于内部集成有放大电路，故使用温度范围是-25~85℃。[img=,394,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220925560512_2079_3332482_3.jpg!w394x291.jpg[/img]针对365nm，385nm，405nm等波段的紫外线传感器，目前市面上质量比较好的主要有工采网从国外进口的紫外光电二极管 - SG01D-5LENS，SiC具有独特的特性，能承受高强度的辐射，对可见光几乎不敏感，产生的暗电流低，响应速度快和噪音低。这些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的上佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号（响应率）的温度系数也很低， 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。请注意这个装置需要配置相应的放大器。紫外光电二极管 SG01D-5LENS 参数：[img=,690,365]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220926064442_3394_3332482_3.jpg!w690x365.jpg[/img]

紫外线传感器又称UV传感器， UV固化机是能够发出可利用的强紫外线的一种机械设备。它已被广泛应用于印刷、电子、建材、机械等行业。UV固化机的种类和样式因其所光固的产品不同而有所不同，但其最终的目的是一致的，就是用来固化UV油漆或UV油墨等。UV固化装置由光源系统、通风系统、控制系统、传送系统和箱体等五个部分组成。[img=,613,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220923425977_2623_3332482_3.jpg!w613x306.jpg[/img]UV固化在英文中称UVCuring 或 UV Coating，UV固化是光化学反应，即液态的UV照射可固化材料经印刷或涂布到承印物或工件表面，经UV光线照射实现硬化的过程，UV固化与传统的干燥过程相似，但原理不同，传统的干燥一般借助于涂敷材料中溶剂的挥发而形成硬化，而UV固化交联则无溶剂挥发。UV光源系统的不同，也决定了监测其光源强度的紫外线传感器使用具有一定的差异，目前市面上常见的UV固化机中大部分使用的是UV汞灯，在喷涂行业，印刷行业，鞋业方面，木业方面，PCB、LCD行业（金属卤素灯管）工艺品上光等领域都有UV固化的身影。使用此类光源时，会产生大量的热量。会导致灯管附近的温度偏高，温度一般可达到100℃左右，目前紫外线传感器的基材大致分为GaN，SiC和GaP。GaN基材的传感器耐温不能超过85℃，GaP基材的耐温范围大约在125℃以内。SiC材质的传感器耐温值可以达到170℃。高功率发光二极管没有红外线发出。被照射的产品表面温升5°C以下,而传统汞灯方式的紫外线固化机一般都会使被照射的产品表面升高60－90°C，使产品的定位发生位移，造成产品不良。UV-LED固化方式最适宜塑料基材、透镜粘接及电子产品、光纤光缆等热敏感、高精度的粘接工艺要求。采用大功率LED芯片和特殊的光学设计，是紫外光达到高精度、高强度照射；紫外光输出达到8600mW/m2的照射强度。采用最新的光学技术和制造工艺，实现了比传统汞灯照射方式更加优化的高强度输出与均匀性，几乎是传统汞灯方式照射光度的2倍，使UV粘合剂更快固化，缩短了生产时间，大幅度提高了生产效率。针对一般的温度（80℃以下），只要是对应波段的传感器均能满足大部分的需求，一般传感器或者内置放大的电流的传感器能承受的温度范围均在85℃内。在温度范围内工作，传感器主要需要考虑的因素就是传感器能承受的最大辐射强度。一般来说GaN系列材质的传感器能够承受的最大辐射强度大约为100mw/cm2，建议传感器在没有安装衰减器时，紫外线的辐射强度不要超过50mw/cm2，高强度的辐射强度会大大降低紫外线的寿命，但是SiC材质的传感器能很好的承受高强度辐射。检测范围为190-570nm（445nm峰值响应）的GaP材质的紫外线传感器的检测范围可以从420uw/cm2到4.3W/cm2，由于内部集成有放大电路，故使用温度范围是-25~85℃。[img=,394,291]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220923569282_8779_3332482_3.jpg!w394x291.jpg[/img]针对365nm，385nm，405nm等波段的紫外线传感器，目前市面上质量比较好的主要有工采网从国外进口的紫外光电二极管 - SG01D-5LENS，SiC具有独特的特性，能承受高强度的辐射，对可见光几乎不敏感，产生的暗电流低，响应速度快和噪音低。这些特性使SiC成为可见盲区半导体紫外探测器的上佳使用材料。SiC探测器可以一直工作于高达170°C(338°F)的温度中。信号（响应率）的温度系数也很低， 0,1%/K。由于噪音低(fA级的暗电流), 能够有效地检测到极低的紫外辐射强度。请注意这个装置需要配置相应的放大器。紫外光电二极管 SG01D-5LENS 参数：[img=,690,365]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906220924091402_1665_3332482_3.jpg!w690x365.jpg[/img]

每周一贴谈设计——光电二极管阵列检测器二极管阵列检测器有多种名称，可表示为PDA（photo-diode array）、PDAD（photo-diode array detector）或（Diode array detector，DAD），是液相色谱最有发展、最好的检测器。其主要工作原理如下：复色光通过样品池被组分选择性吸收后再进入单色器，照射在二极管阵列装置上，使每个纳米波长的光强度转变为相应的电信号强度，即获得组分的吸收光谱，从而获得特定组分的结构信息，有助于未知组分或复杂组分的结构确定。至于每个厂家如何实现，接下来进入主题。首先讲Waters。Waters推出的光电二极管检测器光路如下图所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305142225_440058_2352217_3.jpg氘灯产生的光首先被M1向流通池反射聚焦（M1为一个椭圆形镜面）。在M1和流通池之间有一个分光镜（Beam Splitter）将一部分光反射到参比二极管上，另一部分光路不变。经过流通池后再经M2反射聚焦，经过狭缝和光闸，到达光栅，经全息光栅衍射后被光电二极管阵列（512根，190nm-800nm波长范围）检测。接下来是AGILENT G1315的光路：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305142225_440059_2352217_3.png首先钨灯产生的光经耦合透镜聚焦，经过氘灯上一个预留的孔（故此氘灯有别于G1314上使用的）与氘灯的光轴重合。重合后的光经过一片透镜和一组消色差透镜后，再经过一片透镜，流通池，光谱透镜，和狭缝到达光栅，经全息光栅衍射后由光电二极管阵列（1024根，190nm-950nm波长范围）检测。看完这两种设计以后，我能感受到的第一个感觉是AGILENT用了好多的透镜啊！我们可以来看看各个透镜的用处。首先耦合透镜，这是一个聚焦的透镜，作用是将可见光聚焦到氘灯的光轴上。然后是一组消色差透镜。消色差透镜的作用其实是用于修正不同波长的光经透镜聚焦后导致的色差。光谱透镜就是为了将经流通池的光聚焦以增强光能量。还有一些平面透镜，这些大多仅仅是用于隔开各个腔室的。而Waters设计中只有两枚反射镜（球面、聚焦）和一枚分光镜。第二点是参比。可以看到Waters的设计中参比是有一个独立的参比二极管进行能量采集并反馈调节氘灯电压以控制灯状态的。至于数据中的参比，Waters的解释是“参比光谱是在打开光闸的情况下，在曝光时间指定的间隔期间内测量灯强度和流动相吸光度”，“为得到最佳结果，参比光谱应代表初始流动相”。AGILENT光路中并没有什么独立的参比二极管，而其数据中的参比则来自于参比波长带宽内的平均吸收。第三点是可见光区。其实氘灯本身在可见光区就有能量，只是比较低。至于能否使用，个人认为只要在应用中灵敏度、噪音、漂移等达到要求即可。同时Waters放弃钨灯也让其可以使用这种不同于AGILENT的光路设计。第四点是二极管数量。这么说吧，512根二极管，平均1.2nm每根的分辨率是足够的用的。而1024根二极管，我只能说AGILENT相应配套硬件配置不够，没有发挥其优势。最简单的例子是AGILENT在任意时间提取的光谱图是非常有问题的（不详细分析了，也可能部分与其数据算法有关）。第五点是波长准确性。由于氘灯的发射光谱有特征谱线（656.1nm和486.0nm，此两处较尖锐），故广泛用于紫外检测器中，以便于波长校准。之前有版友讨论说为什么氙气灯不用于紫外检测器，我想，主要就是这个原因吧。其实所谓的校准，真正目的是确定某根二极管对应的波长。然后计算第x根二极管采集的是哪些波长吸光度的平均值。AGILENT中提供了一个验证方法，即氧化钬测试，以验证计算结果与真实结果是否相符。Waters的验证方法则是将本次校准值与上次相比较，并没有额外引入其他的标准谱线。[/si

二极管检测器有优势 光电二极管阵列检测器（以下简称二极管检测器）也是紫外检测器的一种，一般也能实现紫外-可见光的检测功能。现在市场上主要还是以紫外检测器为主，二极管检测器还处于青年期，它的应用还不够多。 二极管检测器的一些特点铸就它势必会有很大的发展空间，在分析应用中会占有一席天地。 下面就介绍下二极管检测器相比紫外检测器的一些主要特点和发展前途。 二极管检测器是由一系列光电二极管以不同的组合排列而成，一般有256个的，512个的，1024个的，现在市场上最多的也是1024个的。它采用的是单波长、多波长和全波长检测，功能很多，大家经常采用的是全波长检测。它可实现三维色谱图，实现多波长检测和多通道检测。对于单个物质具有多个可实现的检测波长和某些同分异构体类或检测波长非常接近的物质时，选择最佳的检测波长和实现分离度不好也能非常准确的检测出来就显得非常的有优势。更有优势的是它可在一张色谱图上通过选择不同的波长实现不同的检测结果。比如下面这个样品，实现混合物完全分离非常难，基本分离也是比较难的，如果采用二极管检测器检测，那就容易的多了。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410181833_518953_2498430_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410181837_518957_2498430_3.png 二极管检测器发展到现在发展的还不是很成熟，和紫外检测器相比还有一些劣势，比如造价较高，结构较复杂，灵敏度不够高等。 二极管检测器的这些劣势可能是它结构较复杂，造价较高而没被各大厂家重视而没发展起来。随着基础工业、高新工业的发展，我想这些问题会越来越不是问题，最近几年这种检测器的市场占有率就明显多了起来。 希望国内外的各大厂家都能重视二极管检测器的发展，把它的造价减下去，灵敏度搞上来，把它的优势发展的淋漓尽致。另外这种检测器到1024个二极管时，二极管数量越多，性能越强大。那么我们是不是能把二极管的数量再往上增加些呢，比如2048个、4096个等等。 期望二极管检测器能快速发展，能被市场广泛认可。

二极管阵列检测器参数解读二极管阵列检测器 即光电二级阵列管检测器又称光电二极管列阵检测器或光电二极管矩阵检测器，表示为PDA（photo-diode array）、PDAD（photo-diode array detector）或（Diode array detector，DAD）是20世纪80年代出现的一种光学多通道检测器。在晶体硅上紧密排列一系列光电二极管，每一个二极管相当于一个单色器的出口狭缝，二极管越多分辨率越高，一般是一个二极管对应接受光谱上一个纳米谱带宽的单色光。此外，还有的商家称之为多通道快速紫外-可见光检测器（multichannel rapid scanning UV-VIS detector），三维检测器（three dimensional detector）等。光电二极管阵列检测器目前已在高效液相色谱分析中大量使用，一般认为是液相色谱最有发展、最好的检测器。工作原理结构图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/03/201303051617_428518_1608710_3.jpg◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆列举部分仪器的个别参数，供参考：波长范围：190 nm ~ 950 nm； 光源：氘灯和钨灯； 二极管数量：1024个或512个光电二极管阵列； 波长准确度：± 1nm (D2峰)；光谱分辨率：1.2nm (固定)噪音：10 X 10-6AU ，254nm漂移：1X10-3 AU/hr ，254nm狭缝带宽：1-16 nm 可调； 采集速率：80HZ； 流通池：标准：体积15.5μL，光程10mm，压力1000psi；半微量：体积6μL，光程5mm，压力1000psi；微量：体积2μL，光程2mm，压力1000psi．〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓分割线〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓请您来解析：1、你觉得哪些参数是这个仪器的心脏？2、光源有些厂家的检测器只有氘灯，而有些是两个灯，为什么？3、二极管数量会影响仪器性能么？4、采集速率、狭缝带宽、波长准确度这几个参数是否能显示仪器竞争优势？5、你的流通池都是什么规格的？6、仪器检定的时候都测哪几个参数？如何测？7、你对厂家的检测器噪声和漂移两个参数是如何理解和认识的？8、你的色谱工作站对检测器的控制和操作是否快捷方便？有哪些优势和缺点？比如峰纯度测试、匹配、数据的提取等等欢迎大家参与讨论，说说自己的认识或者提出自己的疑问！！！