CCD and CID solid-state detectors
Technické články | 2012 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Solid-state detektory jako CCD a CID představují klíčový prvek moderní atomové emisní spektroskopie s plazmovou excitací ICP-OES. Převodem světelného záření na elektrický signál určují citlivost, šumové vlastnosti a rychlost analýzy. Přechod od klasických fotonásobičů k polovodičovým zařízením umožnil větší pružnost při volbě vlnových délek, simultánní měření více prvků a kompaktnější design optiky s echellem.
Text nabízí technický přehled detektorů CCD a CID v ICP-OES. Popisuje principy přenosu náboje, chlazení detektorů a optimalizaci pro UV oblast. Hlavním cílem je ukázat rozdíly i společné rysy obou technologií, demonstrovat vlastní konstrukci CCD VistaChip II od společnosti Agilent a její výhody pro analytickou praxi.
Pro snížení temného proudu jsou detektory chlazeny termoelektrickými články Peltierova typu na teploty kolem -35 °C až -45 °C. Optika echelle vytváří dvourozměrný obraz spektra, který přesně sedí na lineární arrayer detektoru. K optimalizaci citlivosti v UV oblasti CCD využňuje tenkou dírku oxidu křemičitého, do níž je případně přidán dopant nebo je celá matrice podsvícena zezadu. CID části technologie využívají neinvazivní odečet signálu (NDRO) a náhodný přístup k pixelům RAI. Adaptive Integration Technology automaticky upravuje integrační časy pro každou vlnovou délku. Hermetické těsnění detektoru eliminuje potřebu plynné puráže a riziko kondenzace.
VistaChip II kombinuje nízkou hladinu temného proudu a šumové parametry typické pro CCD s rychlým řízením integrace a ochranou proti blooming, známou z CIDs. S rozlišením 70 000 pixelů na 70 řad dosahuje plného pokrytí rozsahu 167 až 785 nm. Rychlost zpracování 1 MHz rozšiřuje dynamický rozsah až na osm řádů. Antiblooming na každém pixelu zaručuje stabilní měření i při extrémních signálech. V porovnání s předchozími systémy se výrazně zrychlila doba analýzy a snížily meze detekce.
Očekává se další zdokonalování polovodičových detektorů s vyšším počtem pixelů, účinnějším chlazením a lepší odolností proti vlhkosti. Integrace strojového učení pro automatickou optimalizaci integračních časů a předzpracování signálu povede k vyšší přesnosti a robustnosti analýz. Rozšiřování simultánních metod do speciačních aplikací a oblasti laserové ablace umožní komplexní mapování složení materiálů in situ.
Detektor VistaChip II představuje vyvážené spojení citlivosti a rychlosti, které maximalizuje výkon ICP-OES systémů řady Agilent 720/725. Jeho adaptivní integrace a ochrana proti blooming v kombinaci s kompaktní echelle optikou přináší nárůst produktivity, nižší meze detekce a širší analytickou flexibilitu.
ICP-OES
ZaměřeníVýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Solid-state detektory jako CCD a CID představují klíčový prvek moderní atomové emisní spektroskopie s plazmovou excitací ICP-OES. Převodem světelného záření na elektrický signál určují citlivost, šumové vlastnosti a rychlost analýzy. Přechod od klasických fotonásobičů k polovodičovým zařízením umožnil větší pružnost při volbě vlnových délek, simultánní měření více prvků a kompaktnější design optiky s echellem.
Cíle a přehled článku
Text nabízí technický přehled detektorů CCD a CID v ICP-OES. Popisuje principy přenosu náboje, chlazení detektorů a optimalizaci pro UV oblast. Hlavním cílem je ukázat rozdíly i společné rysy obou technologií, demonstrovat vlastní konstrukci CCD VistaChip II od společnosti Agilent a její výhody pro analytickou praxi.
Použitá metodika a instrumentace
Pro snížení temného proudu jsou detektory chlazeny termoelektrickými články Peltierova typu na teploty kolem -35 °C až -45 °C. Optika echelle vytváří dvourozměrný obraz spektra, který přesně sedí na lineární arrayer detektoru. K optimalizaci citlivosti v UV oblasti CCD využňuje tenkou dírku oxidu křemičitého, do níž je případně přidán dopant nebo je celá matrice podsvícena zezadu. CID části technologie využívají neinvazivní odečet signálu (NDRO) a náhodný přístup k pixelům RAI. Adaptive Integration Technology automaticky upravuje integrační časy pro každou vlnovou délku. Hermetické těsnění detektoru eliminuje potřebu plynné puráže a riziko kondenzace.
Hlavní výsledky a diskuse
VistaChip II kombinuje nízkou hladinu temného proudu a šumové parametry typické pro CCD s rychlým řízením integrace a ochranou proti blooming, známou z CIDs. S rozlišením 70 000 pixelů na 70 řad dosahuje plného pokrytí rozsahu 167 až 785 nm. Rychlost zpracování 1 MHz rozšiřuje dynamický rozsah až na osm řádů. Antiblooming na každém pixelu zaručuje stabilní měření i při extrémních signálech. V porovnání s předchozími systémy se výrazně zrychlila doba analýzy a snížily meze detekce.
Přínosy a praktické využití metody
- Skutečné simultánní měření až 73 prvků z ppb po procenta
- Větší flexibilita při změně analytických metod bez výměny detektoru
- Zkrácený čas analýzy díky adaptivnímu řízení integrace
- Snížení provozních nákladů – menší spotřeba plynů a minimální údržba
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se další zdokonalování polovodičových detektorů s vyšším počtem pixelů, účinnějším chlazením a lepší odolností proti vlhkosti. Integrace strojového učení pro automatickou optimalizaci integračních časů a předzpracování signálu povede k vyšší přesnosti a robustnosti analýz. Rozšiřování simultánních metod do speciačních aplikací a oblasti laserové ablace umožní komplexní mapování složení materiálů in situ.
Závěr
Detektor VistaChip II představuje vyvážené spojení citlivosti a rychlosti, které maximalizuje výkon ICP-OES systémů řady Agilent 720/725. Jeho adaptivní integrace a ochrana proti blooming v kombinaci s kompaktní echelle optikou přináší nárůst produktivity, nižší meze detekce a širší analytickou flexibilitu.
Reference
- Agilent Technologies, CCD and CID solid-state detectors Technical overview, 2012, Publication 5991-0881EN
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
CCD and CID solid-state detectors
2016|Agilent Technologies|Technické články
CCD and CID solid-state detectors Technical Overview 5110 ICP-OES Introduction Many of today’s ICP-OES instruments have progressed from traditional photomultiplier tube (PMT) detection systems to solid-state charge transfer devices including the charge-coupled device (CCD) and charge injection device (CID). The…
Klíčová slova
pixels, pixelsccd, ccdcircuitry, circuitrycids, cidsblooming, bloomingccds, ccdswavelengths, wavelengthspixel, pixelvistachip, vistachipreadout, readoutoes, oesadaptive, adaptiveintegration, integrationdetector, detectoricp
Superior ICP-OES optical design for unmatched speed and performance
2016|Agilent Technologies|Technické články
Superior ICP-OES optical design for unmatched speed and performance Technical Overview 5110 ICP-OES Introduction The Agilent 5110 ICP-OES combines a vertical torch, unique dual view and synchronous dual view pre-optics, and state-of-the-art echelle optical design with innovative CCD detector technology.…
Klíčová slova
echelle, echelleblooming, bloomingvistachip, vistachipoptics, opticsoes, oespixels, pixelsdiffraction, diffractionpolychromator, polychromatoricp, icpreadout, readoutdlas, dlassimultaneous, simultaneousait, aitdesign, designoptical
Superior ICP-OES optical design for unmatched speed and performance
2014|Agilent Technologies|Technické články
Superior ICP-OES optical design for unmatched speed and performance Technical Overview 5100 ICP-OES Introduction The Agilent 5100 ICP-OES combines a vertical torch, unique dual view and synchronous dual view pre-optics, and state-of-the-art echelle optical design with innovative CCD detector technology.…
Klíčová slova
echelle, echelleblooming, bloomingvistachip, vistachipoptics, opticsoes, oespixels, pixelsdiffraction, diffractionpolychromator, polychromatoricp, icpreadout, readoutdlas, dlassimultaneous, simultaneousait, aitdesign, designoptical
True simultaneous ICP-OES for unmatched speed and performance
2012|Agilent Technologies|Technické články
True simultaneous ICP-OES for unmatched speed and performance Technical overview Introduction The Agilent 700 Series ICP-OES spectrometers combine state-of-the-art echelle optical design with innovative CCD detector technology. Leading the way, the 720 Series incorporate Image Mapping (I-MAP) and Adaptive Integration…
Klíčová slova
echelle, echelleoes, oesblooming, bloomingvistachip, vistachippixels, pixelsicp, icpait, aitcircuitry, circuitrydiffraction, diffractionsimultaneous, simultaneouspolychromator, polychromatorreadout, readoutdlas, dlasoptics, opticsoptical