全譜ICP光譜儀中檢測器CCD和CID的區別

　　 不同廠家，甚至同一個廠家生產的全譜ICP光譜儀（ICP-OES），使用的檢測器有時是不同的，有的用CCD檢測器，有的使用CID檢測器，哪么這兩種檢測器有什么不同呢？

　　什么叫CCD和CID，CCD就是電荷耦合器件，英文名Charge-Coupled Detector 簡稱CCD，而CID就是電荷注入器件英文名稱Charge-Injection Detector簡稱CID。

　　我們先來說說ICP光譜儀或其它儀器的CCD檢測器，可以將一個CCD看作是許多個光電檢測模擬移位寄存器。在光子產生的電荷被貯存起來之后，它們近水平方向被一行一行地通過一個高速移位寄存器記錄到一個前置放大器上。最后得到的信號被貯存在計算機里。

　　CCD器件的整個工作過程是一種電荷耦合過程，因此這類器件叫電荷耦合器件。對于CCD器件，當一個或多個檢測器的象素被某一強光譜線飽和時，便會產生溢流現象。即光子引發的電荷充滿該象素，并流入相鄰的象素，損壞該過飽和象素及其相鄰象素的分析正確性，并且需要較長時間才能便溢流的電荷消失。為了解決溢流問題，應用于原子光譜分析的CCD器件，在設計過程中必須進行改進，例如：進行分段構成分段式電荷耦合器件（SCD），或在象表上加裝溢流門，并結合自動積分技術等。

　　再來說說IP光譜儀或其它儀器的檢測器CID，CID是一種電荷注入器件（Charge-Injected Device），其基本結構與CCD相似，也是一種MOS結構，當柵極上加上電壓時，表面形成少數載流子（電子）的勢阱，入射光子在勢阱鄰近被吸收時，產生的電子被收集在勢阱里，其積分過程與CCD一樣。

　　CCD和CID的主要區別是在于讀出過程，在CCD中，信號電荷必須經過轉移，才能讀出，信號一經讀取即刻消失。而在CID中，信號電荷不用轉移，是直接注入體內形成電流來讀出的。即每當積分結束時，去掉柵極上的電壓，存貯在勢阱中的電荷少數載流子（電子）被注入到體內，從而在外電路中引起信號電流，這種讀出方式稱為非破壞性讀取（Non-Destructive Read Out），簡稱：NDRO．CID的NDRO特性使它具有優化指定波長處的信噪比（S/N）的功能。

　　同時CID可尋址到任意一個或一組象素，因此可獲得如“相板”一樣的所有元素譜線信息。光電倍增管外光電效應所釋放的電子打在物體上能釋放出更多的電子的現象稱為二次電子倍增。光電倍增管就是根據二次電子倍增現象制造的。它由一個光陰極、多個打拿極和一個陽極所組成，每一個電極保持比前一個電極高得多的電壓（如100V）。當入射光照射到光陰極而釋放出電子時，電子在高真空中被電場加速，打到第一打拿極上。一個入射電子的能量給予打拿極中的多個電子，從而每一個入射電子平均使打拿極表面發射幾個電子。二次發射的電子又被加速打到第二打拿極上，電子數目再度被二次發射過程倍增，如此逐級進一步倍增，直到電子聚集到管子陽極為止。通常光電倍增管約有十二個打拿極，電子放大系數（或稱增益）可達108，特別適合于對微弱光強的測量，普遍為光電直讀光譜儀所采用。

　　 總的來說，ICP光譜儀的檢測器CCD和CID都是為了適應上世紀九十全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜儀的二維分光色散系統而推出的平面檢測器，統稱為電荷轉移檢測器（change transfer detector ,CTD）。CID是一種具有電容特性的檢測器，相對來說對紅外敏感，因此需要鍍膜將紫外光轉換為紅端的光；由于靈敏度差、讀數噪聲大，CID采用一種叫非破壞性讀數的方式不斷累積電荷提高靈敏度，同時從統計學意義上可以降低讀數噪聲。CCD的材料量子化效率比較高，采用一次破壞性讀數即可。