Análisis Spark OES: ¿detectores CMOS o PMT?
El costo y el rendimiento de los espectrómetros de emisión de chispas (OES) comerciales dependen de muchos factores, incluido el tipo de tecnología de detección utilizada en el instrumento.
Recientemente, los detectores de semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS) han surgido como una alternativa superior a los detectores de tubo fotomultiplicador (PMT) y de dispositivo de acoplamiento de carga (CCD) basados en semiconductores, que todavía se utilizan en entornos industriales.
La última generación de Analizadores OES incorpora sensores CMOS para proporcionar una mayor flexibilidad y la capacidad de proporcionar a los clientes el software más reciente. Por eso, los fabricantes, como Hitachi, prefieren los detectores CMOS.
Crédito de la imagen: Ciencia analítica de alta tecnología de Hitachi
Tecnología de detección OES
En pocas palabras, la espectroscopia de emisión óptica (OES) implica crear un plasma localizado en el sitio de análisis y luego analizar el espectro óptico de ese plasma para determinar qué elementos están presentes en la muestra. Todo detectores OES son necesarios para detectar estas señales ópticas y convertirlas en señales eléctricas medibles.
Sin embargo, los materiales utilizados para la detección y el método de amplificación de los electrones fotogenerados a una cantidad medible difieren entre las tecnologías de detección. Históricamente, las tecnologías de detección preferidas para OES eran los tubos fotomultiplicadores (PMT) o los dispositivos de carga acoplada (CCD).
Los PMT son tubos de vacío que aceleran y amplifican los electrones generados, mientras que los CCD son una matriz de muchos píxeles sensibles a la luz que se integran en un dispositivo semiconductor completo que se conecta directamente a la electrónica de detección.
Los PMT son detectores altamente especializados que pueden detectar la presencia de algunos elementos específicos con límites de detección muy bajos.
Por el contrario, los CCD pueden detectar una gama más amplia de elementos pero a niveles de sensibilidad más bajos, lo que los hace menos adecuados para aplicaciones como el análisis de fusión, donde es crucial monitorear las impurezas y los elementos traza en límites muy bajos.
Chip CMOS para detección de luz
La tecnología CMOS es una tecnología de topografía de semiconductores ampliamente utilizada conocida por su alta velocidad y mínima disipación de energía estática en circuitos integrados. Esto permite que quepan más dispositivos en un espacio pequeño sin riesgo de sobrecalentamiento.
Por lo tanto, los dispositivos basados en CMOS, como microprocesadores, RAM y ASIC, se han vuelto dominantes en la tecnología moderna.
Cuando se utilizan para la detección de luz, los dispositivos CMOS funcionan de manera similar a los CCD. Tienen una matriz de píxeles fotosensibles que convierten la luz incidente de diferentes longitudes de onda en señales eléctricas.
Aunque tecnología CMOS no es nuevo, los desarrollos recientes lo han hecho más eficiente y menos ruidoso para aplicaciones ópticas.
La producción de CMOS está muy extendida, lo que la hace relativamente económica en comparación con la fabricación especializada de CCD. Como resultado, los fabricantes de cámaras eligen cada vez más la tecnología CMOS en lugar de CCD para el componente de captura de imágenes de sus DSLR.
El chip CMOS también tiene electrónica de lectura multiplexada rápida, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde la velocidad es crítica, como en tareas analíticas.
Serie Hitachi OE
Los instrumentos OES desarrollados por Hitachi utilizan CCD (dispositivos de carga acoplada) como tipo de detector, excepto la última serie OE, que utiliza detectores CMOS. Ambos tipos de detectores están basados en semiconductores y se pueden escalar para cubrir el espectro completo de los sistemas ópticos.
La serie OE integra el rango y la sensibilidad de los detectores basados en CMOS con un nuevo diseño óptico para ofrecer un nivel de rendimiento que anteriormente solo se podía lograr con instrumentos mucho más costosos.
Además, la serie OE tiene costos operativos bajos y ocupa un espacio relativamente pequeño, al mismo tiempo que puede detectar el espectro completo de elementos en metales, incluidos los gases, como en el OE 750.
Para el OE720, la longitud de onda cubierta es de 174-690nm, mientras que para el OE750, el detector CMOS cubre desde 119nm hasta 766nm, lo que lo hace capaz de analizar todos los elementos relevantes en metales a partir del hidrógeno.
Esto se debe a la alta resolución, el rango dinámico y la linealidad de los detectores CMOS, que están optimizados para medir la luz ultravioleta y también se pueden usar para TRS (espectroscopia de resolución temporal).
Esta información se obtuvo, revisó y adaptó a partir de materiales proporcionados por Hitachi High-Tech Analytical Science.
Para obtener más información sobre esta fuente, visite Ciencia analítica de alta tecnología de Hitachi.
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