1. 同級別直讀光譜儀中***穩(wěn)定的精度為了獲得***佳的檢測精度，GNR研發(fā)團隊通過幾十年的技術(shù)積累，采用了多種行業(yè)******的技術(shù)來達到這一目的。a. 采用單塊標樣的智能校準法+波長實時校準由于光學器件會受到空氣污染，譜線的光強度（圖1中譜線的高度）會變化，...

1.    同級別直讀光譜儀中***穩(wěn)定的精度

為了獲得***佳的檢測精度，GNR研發(fā)團隊通過幾十年的技術(shù)積累，采用了多種行業(yè)******的技術(shù)來達到這一目的。

a.     采用單塊標樣的智能校準法+波長實時校準

由于光學器件會受到空氣污染，譜線的光強度（圖1中譜線的高度）會變化，而譜線高度代表著元素含量，因此譜線高度的忽高忽低會影響測樣結(jié)果的穩(wěn)定性。一般直讀光譜儀需要用5-9塊標樣來做全校準，而GNR的智能校準算法可以***計算每個待測元素的每條譜線的高度變化，做到***精密的校準。 GNR通過幾十年累計的測試數(shù)據(jù)來擬合元素之間的關(guān)聯(lián)，從而用一塊標樣的校準來達到多塊標樣校準的效果。

由于溫度的變化及儀器環(huán)境的震動等原因，譜線會發(fā)生水平方向的漂移，這同樣會導致含量的忽高忽低，因而影響測樣結(jié)果的穩(wěn)定性。波長實時校準可以在每次激發(fā)預燃燒時***計算每個待測元素的每條譜線的***新像素點，確保準確檢測元素的譜線位置，從而達到***穩(wěn)定的測樣精度。

圖1. 智能校準費+波長實時校準效果圖（雙擊圖片顯示動態(tài)圖）

b.     分辨率***高的coms檢測器

CMOS與 CCD對比

GNR采用了CMOS作為***新款直讀光譜儀的檢測器，相比較之前的CCD，在元器件性能上有如下的性能提升：

首先這兩款元器件（CMOS和CCD）采用了想類似的芯片封裝，在結(jié)構(gòu)上除了CMOS是24針腳，CCD是22針腳以外，其他幾乎一致。因此直讀光譜儀的分光室?guī)缀跹永m(xù)了之前的設(shè)計，沒有大的改動。而GNR經(jīng)典的CCD直讀光譜儀S1,S3等系列之所以廣受歡迎，設(shè)計精密的分光室是其中重要的因素。CMOS在結(jié)構(gòu)上同CCD的一致性，也保證了GNR經(jīng)典的分光設(shè)計得到了完整地延續(xù)。也因此，新款的CMOS直讀光譜儀在外形設(shè)計上與經(jīng)典的CCD直讀光譜儀一致。

另外GNR采用了陣列CMOS，單個CMOS檢測具有4096個像素點，每個像素點尺寸為7*200um。相比較，之前采用的是3648像素，單個像素點是8*200um。因此可以看到，這款新型的CMOS具有了更高的像素。另外單個像素點相對CCD縮小了1um。在儀器分光焦面上，檢測相同寬度的焦面df，CMOS投入了更多的像素來檢測，相對于CCD，分辨率提高了將近40%。

以下圖譜線為例：圖A是檢測該譜線CMOS投入的像素，圖中一條豎格代表一個像素，圖B是檢測該譜線CCD投入的像素。

圖A：CMOS

圖B：CCD

我們選擇CMOS作為檢測器的另一大原因是CMOS更廣的動態(tài)范圍。***點是感光靈敏度的提升。這款CMOS的感光靈敏度是650V/(lx·s)，而相對CCD靈敏度是160 V/(lx·s)，也就是說在相同亮度光照射下，CMOS的輸出信號強度大約是CCD的4倍。由于直讀光譜儀需要檢測的元素幾乎全是雜質(zhì)元素，因此檢測對象的光信號普遍較弱，而光電的轉(zhuǎn)換實質(zhì)上是模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，這不僅對AD器件的要求，也對低電平信號的處理要求非常嚴格。從硬件上的布線不受到互相干擾，到信號處理方式是否合理正確，都局限了CCD直讀光譜儀檢測結(jié)果的***度。而CMOS感光靈敏度的提升大大降低了讀出系統(tǒng)的設(shè)計難度和出錯度。

此外，CMOS的暗電流典型電壓是0.1mV，相對于CCD的2mV降低到了僅僅5%。由于暗電流幾乎決定了檢測器的背景強度，也即是檢測器能夠檢測的元素***低含量，因此CMOS的這個特性極大得降低了GNR直讀光譜儀的檢出限。在產(chǎn)品特性上，實現(xiàn)了各個型號的性能下沉，比如S1采用了CMOS之后就能檢測一些之前CCD S3才能檢測的元素或者含量范圍。當然，S3也開始達到了之前CCD S5的分析性能。對于用戶來說，滿足檢測需求的儀器選擇范圍更加寬廣了。

然而，在單位時間飽和亮度上，CMOS和CCD性能幾乎一致。這個參數(shù)表示了檢測器檢測***強光的能力。而根據(jù)儀器檢測數(shù)據(jù)表明，CMOS在高含量元素的檢測性能方面與CCD幾乎是一致的。

***后，CMOS相對于CCD的一個重要特性就是動態(tài)范圍。這是飽和輸出電壓與暗電流電壓之比，表達的是檢測器在其檢測范圍內(nèi)，可用多少刻度來表征這個檢測范圍。對于檢測器來說，檢測到的***低光強度即是暗電流，檢測到的***強光是飽和電壓所對應的光，在這個***弱光到***強光之間，不同的檢測器有不同數(shù)量的刻度，對于CCD來說，用300個刻度來表征***弱光到***強光，而這款CMOS的刻度達到了20000。因此在檢測同樣的樣品時，CCD無法捕捉到的光的波動，對于CMOS來說卻能夠很靈敏得輸出波動值，在配合上性能足夠的讀出系統(tǒng)后，元素的精度就能夠得到極大得提高。

c.     激發(fā)光源芯片式電阻設(shè)計

GNR根據(jù)不同的元素，設(shè)置不同火花電阻設(shè)計，可以使得火花的放電非常穩(wěn)定，這樣CCD檢測到的光強度不會出現(xiàn)燭光似的跳動，而是如日光燈一樣的高亮度的穩(wěn)定光。