Спектральная лаборатория

Переход от фотографической регистрации спектра к фотоэлектрическим методам или от спектрографов к спектрометрам позволил в свое время получить значительные преимущества, а именно: скорость анализа, автоматизацию и компьютеризацию процессом анализа, большой динамический диапазон или одновременное измерение низких и высоких содержаний элементов. В то же время, при использовании приборов на ФЭУ не удается преодолеть ряд недостатков. Прибор имеет ограниченное количество каналов без возможности оперативной перестройки на новые виды сплавов. Существует паразитная регистрация близлежайшего фона вместе с аналитической линией, что ухудшает статистику измерений при малых концентрациях элементов. Имеется ограничение на количество линий сравнения, что не позволяет задать оптимальную линию сравнения для каждого анализируемого элемента и т. д.

Все преимущества фотографического метода анализа и фотоэлектрического метода с приемниками типа ФЭУ сочетаются в сравнительно новых детекторах излучения – приборах с зарядовой связью (ПЗС) и фотодиодных приемниках (ФДП). В приборах ЗАО «Спектральная лаборатория» используются ПЗС-линейки. Размер одного фоточувствительного элемента – 8х200 мкм, количество элементов в одной линейке 3648. Поэтому длина фоточувствительной области одной ПЗС-линейки (ячейки) – 3648х0,008 мм = 29,2 мм. Регистрация излучения одной спектральной линии производится несколькими фоточувствительными элементами, их еще называют пикселями. Например, выделяемый спектральный интервал на длине волны линии меди Cu 327,4 нм составляет не более 0,05 нм (т.е. 6 пикселей), обычно составляет 6-10 пикселей.

Заряд, накапливаемый на одном фоточувствительном элементе (пикселе) зависит от интенсивности падающего излучения и времени накопления заряда. Минимальное время накопления – 12 миллисекунд. Время накопления заряда устанавливается индивидуально для каждой линейки и оно определяет чувствительность ПЗС-линейки. Там, где интенсивность падающего излучения небольшая, например, для линейки, находящейся в короткой области спектра, время накопления устанавливается большим, до 1 секунды. Для лучшей сходимости результатов измерений интенсивности усредняются по нескольким (многим) накоплениям. Общее время горения разряда будет определяться количеством циклов накоплений, умноженным на время наибольшего одиночного накопления.

Число анализируемых элементов практически не ограничено. Можно брать любые элементы, удобные аналитические линии которых лежат в регистрируемом диапазоне. Появляется возможность вычитать спектральный фон, выбирать оптимальные линии сравнения для каждой аналитической линии. Усреднение результатов нескольких каналов для одного элемента позволяет улучшить статистику измерений.

ПЗС-приемники излучения являются компактными приборами, не требуют источников высокого напряжения. Это благоприятно сказывается на габариты, массу, технологичность и надежность спектральных приборов на их основе.