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ICP光譜儀的光電轉(zhuǎn)換器件是光電光譜儀接收系統(tǒng)的核心部分，也是光譜儀檢測(cè)分析的準(zhǔn)要部件。主要是利用光電效應(yīng)將不同波長(zhǎng)的輻射能轉(zhuǎn)化成光電流的信號(hào)。光電轉(zhuǎn)換器件主要有兩大類(lèi)：一類(lèi)是光電發(fā)射器件，例如光電管與光電倍增管，當(dāng)輻射作用于器件中的光敏材料上，使發(fā)射的電子進(jìn)入真空或氣體中，并產(chǎn)生電流，這種效應(yīng)稱(chēng)光電效應(yīng)；另一類(lèi)是半導(dǎo)體光電器件，包括固體成像器件，當(dāng)輻射能作用于器件中光敏材料時(shí)，所產(chǎn)生的電子通常不脫離光敏材料，而是依靠吸收光子后所產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在半導(dǎo)體材料中自由運(yùn)動(dòng)的光電導(dǎo)（即吸收光子后半導(dǎo)體的電阻減小，而電導(dǎo)增加）產(chǎn)生電流的，這種效應(yīng)稱(chēng)內(nèi)光電效應(yīng)。
光電轉(zhuǎn)換元件種類(lèi)很多，但在光電光譜儀中的光電轉(zhuǎn)換元件要求在紫外至可見(jiàn)光譜區(qū)域（160-800nm）很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)有很高的靈敏度和信噪比，很寬的線性響應(yīng)范圍，以及快的響應(yīng)時(shí)間。
目前可應(yīng)用于光電光譜儀的光電轉(zhuǎn)換元件有以下兩類(lèi)：即光電倍增管及固體成像器件。
光電倍增管
外光電效應(yīng)所釋放的電子打在物體上能釋放出更多的電子的現(xiàn)象稱(chēng)為二次電子倍增。光電倍增管就是根據(jù)二次電子倍增現(xiàn)象制造的。它由一個(gè)光陰極、多個(gè)打拿極和一個(gè)陽(yáng)極所組成，見(jiàn)圖，每一個(gè)電極保持比前一個(gè)電極高得多的電壓（如100V）。當(dāng)入射光照射到光陰極而釋放出電子時(shí)，電子在高真空中被電場(chǎng)加速，打到第一打拿極上。一個(gè)入射電子的能量給予打拿極中的多個(gè)電子，從而每一個(gè)入射電子平均使打拿極表面發(fā)射幾個(gè)電子。二次發(fā)射的電子又被加速打到第二打拿極上，電子數(shù)目再度被二次發(fā)射過(guò)程倍增，如此逐級(jí)進(jìn)一步倍增，直到電子聚集到管子陽(yáng)極為止。通常光電倍增管約有十二個(gè)打拿極，電子放大系數(shù)（或稱(chēng)增益）可達(dá)108，特別適合于對(duì)微弱光強(qiáng)的測(cè)量，普遍為光電直讀光譜儀所采用。
光電倍增管的窗口可分為側(cè)窗式和端窗式兩種
光電倍增管的基本特性
1) 靈敏度和工作光譜區(qū)
光電倍增管的靈敏度和工作光譜區(qū)主要取決于光電倍增管陰極和打拿極的光電發(fā)射材料。當(dāng)入射到陰極表面的光子能量足以使電子脫離該表面時(shí)才發(fā)生電子的光電發(fā)射，即1/2mv2=hn-ф,( hn為光子能量，ф為電子的表面功函數(shù)，1/2mv2為電子動(dòng)能)。當(dāng)hn<ф時(shí)，不會(huì)有表面光電發(fā)射，而當(dāng)hn=ф時(shí)，才有可能發(fā)生光電發(fā)射，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的光的波長(zhǎng)λ=C/n稱(chēng)為這種材料表面的閾波長(zhǎng)。隨著入射光子波長(zhǎng)的減小，產(chǎn)生光電子發(fā)射的效率將增大，但光電倍增管窗材料對(duì)光的吸收也隨之增大。顯然，光電倍增管的短波響應(yīng)的極限主要取決于窗材料，而長(zhǎng)波響應(yīng)的極限主要取決于陰極和打拿極材料的性能。一般用于可見(jiàn)-紅外光譜區(qū)的光電倍增管用玻璃窗，而用于紫外光譜區(qū)的用石英窗。光陰極一般選用表面功函數(shù)低的堿金屬材料，如紅外譜區(qū)選用銀-氧-銫陰極，可見(jiàn)光譜區(qū)用銻-銫陰極或鉍-銀-氧-銫陰極，而紫外譜區(qū)則采用多堿光電陰極或梯-碲陰極。
光電倍增管的靈敏度S是指在1lm的光通量照射下所輸出的光電流強(qiáng)度，即S=i/F，單位為µA/lm。顯然，靈敏度隨入射光的波長(zhǎng)而變化，這種靈敏度稱(chēng)為光譜靈敏度，而描述光譜靈敏度隨波長(zhǎng)而變化的曲線稱(chēng)為光譜響應(yīng)曲線(見(jiàn)右圖)，由此可確定光電倍增管的工作光譜區(qū)和最靈敏波長(zhǎng)。例如我們常用的R427光電倍增管，其曲線偏碼為250S，光譜響應(yīng)范圍為160-320nm，峰值波長(zhǎng)200nm，光陰極材料Cs-Te，窗口材料為熔煉石英，典型電流放大率3.3×106。
2) 暗電流與線性響應(yīng)范圍
光電倍增管在全暗條件下工作時(shí)，陽(yáng)極所收集到的電流稱(chēng)為暗電流。對(duì)某種波長(zhǎng)的入射光，光電倍增管輸出的光電流為： i= KIi+i0 ，式中，Ii對(duì)應(yīng)于產(chǎn)生光電流i的入射光強(qiáng)度，k為比例系數(shù)，i0為暗電流。由此可見(jiàn)，在一定的范圍內(nèi)，光電流與入射光強(qiáng)度呈線性關(guān)系，即為光電倍增管的線性響應(yīng)范圍。當(dāng)入射光強(qiáng)度過(guò)大時(shí)，輸出的光電流隨光強(qiáng)的增大而趨向于飽和（見(jiàn)右圖）。線性響應(yīng)范圍的大小與光陰極的材料有關(guān)。
暗電流的來(lái)源主要是由于極間的歐姆漏阻、陰極或其他部件的熱電子發(fā)射以及殘余氣體的離子發(fā)射、場(chǎng)致發(fā)射和玻璃閃爍等引起。
當(dāng)光電倍增管在很低電壓下工作時(shí)，玻璃芯柱和管座絕緣不良引起的歐姆漏阻是暗電流的主要成分，暗電流隨工作電壓的升高成正比增加；當(dāng)工作電壓較高時(shí)，暗電流主要來(lái)源于熱電子發(fā)射，由于光電陰極和倍增極材料的電子溢出功很低，甚至在室溫也可能有熱電子發(fā)射，這種熱電子發(fā)射隨電壓升高暗電流成指數(shù)倍增；當(dāng)工作電壓較高時(shí)，光電倍增管內(nèi)的殘余氣體可被光電離，產(chǎn)生帶正電荷的分子離子，當(dāng)與陰極或打拿極碰撞時(shí)可產(chǎn)生二次電子，引起很大的輸出噪聲脈沖，另外高壓時(shí)在強(qiáng)電場(chǎng)作用下也可產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子引起噪聲，另外當(dāng)電子偏離正常軌跡打到玻殼上會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象引起暗電流脈沖，這一些暗電流均隨工作電壓升高而急劇增加，使光電倍增管工作不穩(wěn)定，因此為了減少暗電流，對(duì)光電倍增管的最高工作電壓均加以限制。
3) 噪聲和信噪比
在入射光強(qiáng)度不變的情況下，暗電流和信號(hào)電流兩者的統(tǒng)計(jì)起伏叫做噪聲。這是由光子和電子的量子性質(zhì)而帶來(lái)的統(tǒng)計(jì)起伏以及負(fù)載電阻在光電流經(jīng)過(guò)時(shí)其電子的熱騷動(dòng)引起的。輸出光電流強(qiáng)度與噪聲電流強(qiáng)度之比值，稱(chēng)為信噪比。顯然，降低噪聲，提高信噪比，將能檢測(cè)到更微弱的入射光強(qiáng)度，從而大大有利于降低相應(yīng)元素的檢出限。
4) 工作電壓和工作溫度
光電倍增管的工作電壓對(duì)光電流的強(qiáng)度有很大的影響，尤其是光陰極與第一打拿極間的電壓差對(duì)增益（放大倍數(shù)）、噪聲的影響更大。因此，要求電壓的波動(dòng)不得超過(guò)0.05%，應(yīng)采用高性能的穩(wěn)壓電源供電，但工作電壓不許超過(guò)最大值（一般為-900v-1000v），否則會(huì)引起自發(fā)放電而損壞管子，工作環(huán)境要求恒溫和低溫，以減小噪聲。
5) 疲勞和老化
在入射光強(qiáng)度過(guò)大或照射時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，光電倍增管會(huì)出現(xiàn)光電流衰減、靈敏度驟降的疲勞現(xiàn)象，這是由于過(guò)大的光電流使電極升溫而使光電發(fā)射材料蒸發(fā)過(guò)多所引起。在停歇一段時(shí)間后還可全部或部分得到恢復(fù)。光電倍增管由于疲勞效應(yīng)而靈敏度逐步下降，稱(chēng)為老化，最后不能工作而損壞。過(guò)強(qiáng)的入射光會(huì)加速光電倍增管的老化損壞，因此，不能在工作狀態(tài)下（光電倍增管加上高壓時(shí)）打開(kāi)光電直讀光譜儀的外罩，在日光照射下，光電倍增管很快便損壞。
光電測(cè)量原理
光電檢測(cè)的原理一般是通過(guò)光電接受元件將待測(cè)譜線的光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為光電流，而光電流由積分電容累積，其電壓與入射光的光強(qiáng)成正比，測(cè)量積分電容器上的電壓，便獲得相應(yīng)的譜線強(qiáng)度的信息。不同的儀器其檢測(cè)裝置具有不同的類(lèi)型，但其測(cè)量原理是一樣的。其光電檢測(cè)系統(tǒng)主要有以下四個(gè)部分組成：1.光電轉(zhuǎn)換裝置，2.積分放大電路及其開(kāi)關(guān)邏輯檢測(cè)，3.A/D轉(zhuǎn)換電路，4.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
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