Tại sao Máy quang phổ dùng chip CMOS/CCD là tốt nhất hiện nay?

Sự xuất hiện của CMOS/CCD là hồi chuông báo tử với PMTs
Máy phân tích quang phổ sử dụng đầu dò để chuyển đổi ánh sáng (tín hiệu quang học) thành các xung điện sau đó tiến hành đo định lượng, so sánh với cơ sở dữ liệu và đưa ra kết quả theo yêu cầu về hàm lượng các nguyên tố.


Sau khi được phát minh vào năm 1930, ống nhân quang (Photomultiplier Tubes – PMTs) như một đầu dò được lựa chọn bởi các nhà sản xuất máy phân tích quang phổ. PMTs ở thời điểm đó được xem là một công nghệ tiên tiến vì nó thay thế cho việc sử dụng những tấm ảnh tiêu chuẩn. Việc sử dụng PMTs làm cho các công cụ có thể tự động hóa đo lường. PMTs nhanh chóng được sử dụng rộng rãi trong thị trường. PMTs cũng được cải thiện trong nhiều thập kỷ và đạt đến đỉnh cao vào cuối năm 1980. Tuy nhiên, không lâu sau đó, những công nghệ hiện đại đã xuất hiện.

Mặc dù CCD đã được phát minh vào năm 1969, nhưng chỉ được sử dụng trong công nghiệp vào cuối năm 1980. Sự xuất hiện của máy phân tích quang phổ với chip CCD đã đánh dấu sự kết thúc của máy phân tích quang phổ PMT cũng như một số thiết bị khác.
Phải đến những năm 1990, Charge Coupled Device (CCD) mới được đưa vào sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong máy phân tích quang phổ với độ chính xác cao. Chúng có ưu điểm là nhẹ hơn, nhỏ gọn hơn và số lượng pixels dày đặc trên một chip (một PMT tương ứng với một pixel). Các nhà sản xuất máy phân tích quang phổ hàng đầu đã bắt đầu đánh giá cao chip CCD và giới thiệu nhiều mô hình dựa trên chúng. Chip CCD nhanh chóng được sử dụng trong tất cả các ứng dụng cao cấp bao gồm ứng dụng không gian, hình ảnh từ vệ tinh,…

1

Với tư cách là nhà sản xuất OES, chúng tôi đã đánh giá tất cả các loại đầu dò chip - lựa chọn của chúng tôi là CCD. Khi công nghệ phát triển hơn nữa, CMOS trước đây đã tụt hậu CCD về hiệu suất mặc dù cung cấp các lợi thế về chi phí và khả năng mở rộng thu nhận tín hiệu. Vào giữa những năm 2010, thế hệ chip CMOS mới nhất bắt đầu phù hợp và thậm chí tốt hơn CCD trên một số khía cạnh. So với PMT, những chip này vượt trội hơn về mọi thông số. Chúng tôi là những người đầu tiên đánh giá và sản xuất OES trang bị CMOS đầu tiên vào năm 2016. Công việc tiên phong của chúng tôi ngày nay đã được phản ánh bởi hầu hết người dùng. Ngày nay, chip CMOS/CCD được chấp nhận trên toàn cầu là chip tốt nhất cho tất cả các ứng dụng của máy quang phổ.

Đầu dò PMT (Photomultiplier Tube)
Nói một cách dễ hiểu, PMT là đầu dò một pixel. Do đó mỗi PMT chỉ có thể phát hiện được một bước sóng - bước sóng mà nó được căn chỉnh cụ thể. Một thiết bị kế thừa gần như lỗi thời, PMT là tàn tích của kỷ nguyên ống chân không. Mỗi PMT sẽ thu nhận các photon ánh sáng phát ra và lớp photocathode của nó sẽ chuyển các photon này thành điện năng. Sau đó, các chất nhuộm màu được sử dụng để nhân điện tích này lên nhiều lần, giúp cho thiết bị có thể đọc được. PMT có các thông số kỹ thuật và kiểu khác nhau nên giá thành cũng khác nhau. Ví dụ, PMT được sử dụng trong vùng bước sóng UV sâu của máy phân tích quang phổ đắt gấp nhiều lần so với các PMT được sử dụng trong vùng ánh sáng nhìn thấy. PMT kênh (còn gọi là CPM) chỉ là một biến thể khác của PMT có kênh bán dẫn hẹp, cong để thực hiện các chức năng tương tự như chuỗi dynode cổ điển. Do đó, CPM về bản chất giống hệt với PMT và có cùng ưu và nhược điểm. PMTs có diện tích lớn, đầu dò pixels đơn cung cấp cho khả năng khuếch đại tín hiệu tuyệt vời và thời gian phản hồi cực kỳ nhanh. Một số ưu và nhược điểm của PMTs được thể hiện dưới đây:

2

Chip CMOS/CCD
CMOS (Complemetary Metal Oxide Semiconductor) và CCD (Charged-Coupled Device) là những đầu dò dạng chip trạng thái rắn thực hiện chuyển đổi photon thành tín hiệu điện. Ưu điểm của những chip này là có diện tích nhỏ gọn, mỗi chip có hàng ngàn pixels. Một chip 2048 pixels sẽ có 2048 bước sóng khác nhau. Do vậy, máy quang phổ sử dụng chip này có thể bao phủ mọi bước sóng ánh sáng.
CCD lần đầu tiên được sử dụng trong các máy quang phổ vào cuối những năm 1980. Tại thời điểm này, chúng chỉ được coi là phù hợp với các máy cơ bản và cấp thấp, do có độ nhiễu cao hơn, tốc độ thấp và độ nhạy thấp hơn so với đầu dò PMT. Nhờ có sự nghiên cứu và cải tiến, đến giữa những năm 90, máy quang phổ chip CCD bắt đầu mang lại hiệu suất tốt hơn nhiều và không còn ứng dụng ở cấp thấp nữa, thậm chí cung cấp thực hiện phân tích Nitơ ở mức thấp. Vào những năm 2010, đầu dò CCD và CMOS đã vượt qua các thiết bị PMT ngay cả ở điểm mạnh cốt lõi của PMT - độ nhạy, mức độ nhiễu và tốc độ. Ngày nay, các thiết bị CCD/CMOS mới nhất cung cấp hiệu suất tốt hơn trên hầu hết mọi thông số liên quan đến máy phân tích quang phổ. Thật vậy, máy quang phổ dùng chip CMOS hiện cho phép phát hiện nguyên tố có hàm lượng thậm chí thấp hơn so với PMT và đáp ứng tất cả các tính năng hàng đầu bao gồm Quang phổ phân giải theo thời gian (TRS), Phân tích tia lửa đơn và một loạt các tính năng ưu việt được bổ sung cho phép phân tích.
Lưu ý: Trong khi các chip CMOS hầu như đã thay thế các chip CCD trên diện rộng, thuật ngữ “CCD” vẫn được các nhà sản xuất và khách hàng sử dụng phổ biến, để chỉ tất cả các máy quang phổ sử dụng chip CMOS/CCD. ccd

MOSS siêu tiết kiệm

Tornado CMM

Metavision 1008i3

Tornado CMM

Metavision 1008i

Tornado CMM

Metavision 108N series

Tornado CMM

Metavision 108M

Tornado CMM

Metavision 10008X

Tornado CMM

hotline