主题：【讨论】有真正的全谱而且直读光谱仪吗？

前面谈到：我们希望采用二维色散提高效率，节约时间。那么按照您提到的需要高一点的选择差一点，第一点选择高一点，好像没有那么容易吧？需要专业水平就太高了。

请留意：
CCD的内涵很大，并非数码设备的叫CCD，其实光谱用CCD很多，不要用数码相机的CCD来定义，会很狭隘。当然我明白你为什么老是反对CCD了，而且CCD在分光仪器上广泛使用着。

至于容量的解释，恕我直言，有些强词夺理。抱歉！

你最好还是先了解一下分光原理，分辨率应该是和检测器没有太大关系，同时噪声也并不只是采用中阶梯光栅对复合光进行色散时纵坐标的信号才有，横坐标同样有！

　　有什么理由应该是PMT检测器的ICP，光电倍增管检测的只是单色器给出的色散后的一束光的强度，理想状态下光束的截面应该是个几何点（对于二维光色散）而没有面积，实际上它的受光面积要大一些，仅此而已。这应该对高分辨的检测并不好，因为它得到的是对一个波长范围的光信号检测后的平均。

答复：
呵呵，横坐标有噪声，似乎没有听说，是否打字失误？
当然所有的光栅都有噪声，噪声来源：信号噪声，就是我们提到的火炬；光学噪声，包括所有光学元件；电子噪声，包括电子起伏噪声和扰动。

分辨率在一维色散条件下，是由：光栅的刻线密度，焦距和狭缝宽度决定的。不要意会什么受光面积啊，什么对高分辨不好，这是想当然的结论，错误的。

对于分光原理，欢迎讨论，可以从概念开始。包括检测器。

原文由 fragr(fragr) 发表:
　　前面谈到：我们希望采用二维色散提高效率，节约时间。那么按照您提到的需要高一点的选择差一点，第一点选择高一点，好像没有那么容易吧？需要专业水平就太高了。

请留意：
　　CCD的内涵很大，并非数码设备的叫CCD，其实光谱用CCD很多，不要用数码相机的CCD来定义，会很狭隘。当然我明白你为什么老是反对CCD了，而且CCCD在分光仪器上广泛使用着。

　　至于容量的解释，恕我直言，有些强词夺理。抱歉！

　　采用固体成像器件作为检测器对某一波段比较宽的波长范围内的光信号进行同时检测，当然是可以大大提高检测效率缩短分析时间了，这是明摆着的事情。至于“高一点的选择差一点，低一点选择高一点”这是哪对哪呀？！如果是指“对于同一样品中的高含量和低含量的元素是怎么检测的，高的选灵敏度差一点的谱线作分析线，低的选灵敏度高一些的作分析线。”那只能充分表明你对原子发射光谱分析的原理和方法一窍不通，却还在这里奢谈什么ICP的仪器，因此我只能钦佩你的勇气，对你所说的丝毫也不敢恭维！

　　CCD是 charge coupled device 或 charge coupled detector 的英文缩写，现在市场上流行的数码设备用的只是其中性能比较一般和普通的CCD，并不就是现在原子光谱仪器所采用的，这一点相信前面我已经表述清楚了，所以又何时用数码相机的CCD来定义了？如果你的阅读理解有问题，那就怪不得别人了！

　　再有是谁老是在反对CCD，鱼和熊掌不可兼得是谁说的？CCCD是个什么东东，哪些厂家的什么型号的仪器使用这样的检测器，请不要只空口说它应用广泛，那样让人没有一点信服力！

　　对于电荷的容量问题，我已做出清楚说明的是强词夺理，那你无端指责的岂不就更是胡搅蛮缠了吗？！
　　

原文由 shaweinan(shaweinan) 发表:
　　你最好还是先了解一下分光原理，分辨率应该是和检测器没有太大关系，同时噪声也并不只是采用中阶梯光栅对复合光进行色散时纵坐标的信号才有，横坐标同样有！

　　有什么理由应该是PMT检测器的ICP，光电倍增管检测的只是单色器给出的色散后的一束光的强度，理想状态下光束的截面应该是个几何点（对于二维光色散）而没有面积，实际上它的受光面积要大一些，仅此而已。这应该对高分辨的检测并不好，因为它得到的是对一个波长范围的光信号检测后的平均。

原文由 fragr(fragr) 发表:
答复：
　　呵呵，横坐标有噪声，似乎没有听说，是否打字失误？
　　当然所有的光栅都有噪声，噪声来源：信号噪声，就是我们提到的火炬；光学噪声，包括所有光学元件；电子噪声，包括电子起伏噪声和扰动。
　　分辨率在一维色散条件下，是由：光栅的刻线密度，焦距和狭缝宽度决定的。不要意会什么受光面积啊，什么对高分辨不好，这是想当然的结论，错误的。
　　对于分光原理，欢迎讨论，可以从概念开始。包括检测器。

　　你没有听说的事情就都一定不客观存在了是吗？我可以直言相告，那不是我的打字失误！

　　信号噪声，来源于等离子炬，在这儿更正一下你的叫法，火炬是燃烧，是化学过程，等离子炬是放电，它是物理过程；光学噪声，包括所有光学元件；电子噪声，包括电子起伏噪声和扰动。这些都不能认为是光栅噪声。

　　对一维分光得到的信号进行检测时存在这些噪声，用CCD检测的现在只不过是多为经过中阶梯光栅二维分光后的信号，那为什么只会纵坐标有噪声而横坐标没有呢？

　　即便是一维色散，由光源产生的信号首先要通过狭缝进入分光系统，狭缝虽窄但它有宽度吗？要知道点和线是数学中几何意义的东西，在实际中，我们可以将非常小的立体空间视为点，将一很细的直线空间视为线，但没有空间的点或线只是一种完全理想的概念。所以光电倍增管在接收光信号时其感光体或感光物质自然存在受光面积了，CCD的感光单元-像素也是如此，如果前者的受光面直径比CCD像素间距大得多，当然会明显影响不同波长的信号分辨了，这不是想当然，更不是你自己认为的它是错误的！

　　对于分光原理，这些内容在许多光谱教材和专业书籍中都可以很容易地看到，所以有什么值得讨论的。光电倍增管亦是如此！
　　

热电好像全谱直读挺出名的哦。

看来遇到的讨论对象，，很会创造概念。横坐标噪声？？ 代表什么？来源？

是否是中阶梯光栅特有的噪声？

至于分光的原理，不要多讲了。大家心知肚明。

很佩服是shaweinan对仪器原理和方法的水平。但是我们讨论的是采用所谓直读ICP是否可以做好全谱？

看到的是对光谱仪知识的糊弄，看到的是CCD的糊弄概念。

对于单个数据点信号强度的识别能力，依然不看好二维的CCD，特别是单点的固体检测器的识别能力。对比来讲PMT> 一维CCD> 二维CCD。

在信号容量中的排名也是这样。

分光系统的理解，包括适配PMT CCD DSS等检测器，希望所有的朋友都能好好学习，关键是擦亮眼睛，避免上当受骗。

没有真正的全谱直读ICP。因为没有全谱，直读是一般的意义。而全谱不是二维色散的CCD可以做到的，因为他是对比性能最差的。

告别ICP

原文由 fragr(fragr) 发表:
　　看来遇到的讨论对象，很会创造概念。横坐标噪声？代表什么？来源？

　　是否是中阶梯光栅特有的噪声？

　　至于分光的原理，不要多讲了。大家心知肚明。

　　是谁在创造概念，从一开始你就弄出个“识别能力”，可到现在也没给出它的具体定义。如果是波长分辨的，就应该与仪器的光学色散能力和分辨能力有关；如果是对最小分析信号的，那么就应该与噪声水平有关。说到噪声，既然你已经知道纵坐标的噪声来源却不知道横坐标的，这表明你很可能不了解目前被大家经常称之为“全谱直读”仪器采用中阶梯光栅所进行的二维分光原理，同时也不太清楚CCD的结构及工作过程。建议还是先去好好学习下这方面的相关知识再来吧！否则的话很可能我在此就只能是对牛弹琴白费时间了。
　　

原文由 fragr(fragr) 发表:
　　很佩服是shaweinan对仪器原理和方法的水平。但是我们讨论的是采用所谓直读ICP是否可以做好全谱？

　　看到的是对光谱仪知识的糊弄，看到的是CCD的糊弄概念。

　　对于单个数据点信号强度的识别能力，依然不看好二维的CCD，特别是单点的固体检测器的识别能力。对比来讲PMT> 一维CCD> 二维CCD。

在信号容量中的排名也是这样。

　　分光系统的理解，包括适配PMT CCD DSS等检测器，希望所有的朋友都能好好学习，关键是擦亮眼睛，避免上当受骗。

　　没有真正的全谱直读ICP。因为没有全谱，直读是一般的意义。而全谱不是二维色散的CCD可以做到的，因为他是对比性能最差的。

　　告别ICP。

　　单佩服别人的知识和水平而不去学习提高又有什么用，不懂得分析的理论和方法及仪器的结构和原理来谈论ICP是否可以做好全谱不是强词夺理胡搅蛮缠又是什么？！不要以为自己不明白就是别人糊弄你，你自己没有搞清楚不等于别人也像你一样。如果借用你的话讲对于单个数据点信号强度CCD的识别能力不好，那岂不是用CCD作检测器的光谱仪器测出的数据都不可靠，那为什么现在还有那么多的人在使用这样的仪器来进行分析检测？！

　　一个CCD检测器其中包含了很多很多的检测单元即像素，几万、几十万甚至是上百万，而每个像素对光信号的检测能力都是相同的，对于一维CCD和二维CCD来说，只是前者少了一个方向上的读取过程，也就是说从原理上讲前者的检测速度要稍微快一点，仅此而已。至于容量问题前面我已经说过了，所以没有必要重复！

　　光谱仪器的分光系统和检测系统一般被认为是两个部分，只不过当采用一维分光时检测器检测的是一个方向焦面上的光信号，而二维分光检测器检测的是二维焦面上的光信号，再有就是一维光栅分光采用的是一级或二级衍射光谱，采用中阶梯光栅的二维分光采用的是高级次的衍射光谱。

　　前面已经介绍过，“直读”是原子发射分析中相对于过去采用相板进行检测的方式而言的，没有什么一般不一般的！“全谱”的概念最终应该是取决于大家的理解和认识的统一。所以有没有“全谱直读”的ICP不是你一个人说了就算的！

　　你一再表明CCD的性能多么差，是多么的不如PMT，可要知道原子发射光谱直读仪器的多元素同时检测最早采用的就是PMT，可为什么当固体成像器件采用后，以光电倍增管为检测器的多道仪器很快就被基本淘汰了，能说说其些原因吗？

　　最后还告别ICP，那好，你最好也不用ICP-MS，我看你做多元素分析都用些什么方法！
　　

等离子体发射光谱仪分类与“全谱直读”一词
陆文伟
上海交通大学分析测试中心, 上海　200030
摘　要　本文从仪器结构原理上讨论了当前国内在新型等离子体发射光谱仪分类命名上的问题。指出“全谱
直读”一词用于仪器分类的不严谨性。提仪使用固态检测器等离子体发射光谱仪作为分类词。
主题词　等离子体发射光谱仪; 中阶梯光栅; 固态检测器; 全谱直读
中图分类号:O657131 　　文献标识码:B 　　文章编号:100020593 (2002) 0220348202
　收稿日期:2000208205 ,修订日期:2000212212
　作者简介:陆文伟,1951 年生,上海交通大学分析测试中心高级工程师
　　早期国外把等离子体发射光谱仪( ICP2OES) 仪器分成同
时型(Simultanous) 和顺序型(Sequential) 二类。国内把色散系
统区分为多色器(Polychromator) 、单色器(Monochromator) ,仪
器则从检测器来区分,命名为多通道型(多道) ,顺序型(单道
扫描) 仪器[ 1 ,2 ] 。其仪器的分类命名与仪器功能,仪器结构基
本一致,与国外的仪器分类也一致。ICP2OES 仪器在其发展
期间,又有N + 1 的单道与多道结合型仪器出现,以及有入射
狭逢能沿罗兰圈光学平面移动,完成1～2 nm 内扫描,能获得
谱图的多道仪器出现,但总体上仍没动摇仪器的原始分类。
1991 年新的中阶梯光栅固态检测器ICP2OES 仪器问世,
新的仪器把中阶梯光栅等光学元件形成的二维谱图投影到平
面固态检测器的感光点上,使仪器同时具有同时型和顺序型
仪器的功能,这样形成了新一类的仪器。从它的信号检出来
看,它与同时型仪器很接近,故有的国外文献仍把它简单归为
同时型(Simultaneous) 仪器。但更多的是从仪器的硬件结构
上出发,采用中阶梯光栅固态检测器等离子体发射光谱仪
“Echelle grating solid state detector ICP2OES”的命名。
1993 年该类仪器进入中国市场,国内仪器广告上出现
“全谱直读”一新名词。随着该类仪器的推广使用,该名词逐
渐渗入期刊杂志,教科书,学术界,甚至作为仪器分类词出现
在《现代分析仪器分析方法通则及计量检定规程》[ 3 ]中。
纵观国外涉及到中阶梯光栅固态检测器等离子体发射光
谱仪的期刊杂志,书籍和文献均未使用到该词或与之意思相
近的词。甚至各仪器厂家的英文样本中也无该词出现。
实际上“全谱直读”是中文广告词,它不严谨,并含糊地影
射二方面意思:
11 光谱谱线的全部覆盖性和全部可利用性;
21 全部谱线的总体信号同时采集读出。
从中阶梯光栅固态检测器等离子体发射光谱仪的光谱范
围(英文常采用Wavelength coverage range) 来看,一般仪器都
在160～800 nm 左右。如有的仪器在167～782 nm ,有的在
165～800 nm ,有的在175～900 nm ,有的在165～1 000 nm ,
有的是在122～466 nm 基础上另加590 ,670 ,766 nm 的额外
单个检测器。有的在超纯Ar 装置下短波段区扩展至134
nm ,其长波段区能扩展至1 050 nm。很明显所有此类仪器的
光谱范围目前离“全谱”还是有距离的,而且仪器厂家还在扩
大其光谱范围。再说此类仪器的“光谱范围”,实际上更确切
的意思是指可利用的分析谱线波长跨度范围!
实际上中阶梯光栅和棱镜所形成的二维光谱图在目前固
态检测器芯片匹配过程中,高级次光谱区可以说是波长连续
的,不同级次的光谱波长区甚至重迭。而低级次光谱区级次
与级次之间的波长区并不衔接,最大可以有20 nm 以上的间
隙,其间隙随着级数增大而变小,严格地说也就是仪器的光谱
不连续性存在,尽管对有用谱线影响并不太大。另外中阶梯
光栅多色器系统产生的二维谱图闪烁区与检测器芯片匹配的
边缘效应,固态检测器的分段或分个处理,都会造成使用全部
谱线的困难,甚至发生有用谱线的丢失。大面积的固态检测
器芯片可望用于光谱仪,光谱级次间波长区的连续性会进一
步改善,其波长区复盖也会增大。但仪器制造成本及芯片因
光谱级次间波长过多重叠显得利用效率不高,都会形成其发
展的阻力。
从仪器可利用谱线上看,目前中阶梯光栅固态检测器等
离子体发射光谱仪还只能是多谱线同时分析仪器。当然它可
利用的谱线要比以前多道发射光谱仪器的谱线(最多六十多
条) 多得多。如目前仪器有6 000 多条的,有2 万7 千条的,
有在2 万4 千条的基础上再可由使用者在仪器波长区任意定
址添加的等等。但这与“全谱”给人的含糊概念,与数十万以
上的全部谱线概念相差甚远。就是从全部可利用谱线讲,该
类仪器在定量分析时也不等于纪录全部谱线。有的仪器是在
定性分析时能纪录所有覆盖谱线。
“全谱直读”一词还常常被沿伸到一次曝光像摄谱仪一样
工作。直读一词(Direct reading) 出现在摄谱仪之后、光电倍
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增管用于发射光谱仪之时。是相对摄片2读片过程变成一步
而言。多道发射光谱仪采用该词较多。目前中阶梯光栅固态
检测器等离子体发射光谱仪还没有完全达到全部谱线的总体
信号同时采集读出的水平。有的仪器分检测器读出,有的仪
器分波长区读出,有的仪器分波长区检测器再加几个单个波
长检测器读出。固态检测器的曝光与摄片又不同,固态检测
器比照相底片更灵活,为了适应样品分析元素高低浓度大小
信号的要求,固态检测器灵活处理,有的分区曝光,有的分级
扫描曝光,有的级中分二段控制曝光,有的检测器分子阵列
(Subarray) 控制曝光,有的从其检测器机理出发分每个感光点
(Pixel) 控制曝光。
“全谱直读”给人是含糊的印象,不能正确反映仪器的特
点。
当前新的仪器还在不断涌现,有分级扫描式中阶梯光栅
固态检测器等离子体发射光谱仪,有新的多个固态检测器在
罗兰圈排列使用的仪器,从检测器硬件结构分类,它们都能方
便地归入中阶梯光栅固态检测器等离子体发射光谱仪,或固
态检测器等离子体发射光谱仪类别里。而“全谱直读”则明显
不能适应。
新名词会受到实践和事实的考验。国外文献中名词也有
变化的,如电感耦合等离子体原子发射光谱仪的ICP2AES 英
文缩写名词,因AES 含义面广,易与俄歇电子光谱[ 4 ]混淆,现
在逐渐被ICP2OES 取代。切入实际的名词才会在发展中生
存。
参考文献
　[ 1 ] 　化学试剂电感耦合等离子体原子发射光谱方法通则,中华人民共和国国家标准GB10725289.
　[ 2 ] 　发射光谱仪检定规程,中华人民共和国国家计量检定规程J TG768294.
　[ 3 ] 　感耦等离子体原子发射光谱方法通则;感耦等离子体原子发射光谱仪检定规程,1997. (第一版) 科学技术文献出版社,现代分析仪器分
析方法通则及计量检定规程.
　[ 4 ] 　英汉仪器仪表词汇,科学出版社,1987 (第一版) .