14.2.2.4检测器

检测器用于检测光信号。利用光电效应将光强度信号转换成电信号的装置也叫光电器件。用分光光度分析法一可以得到一定强度的光信号，这个信号需要用一定的部件检测出来。检测时，需要将光信号转换成电信号才能测量得到。光检测系统的作用就是进行这个转换。

常用的检测器主要有以下几种。

(1)光电管

如图10-10所示，光电管是在抽成真空或充有惰性气体的玻璃或石英泡内装上两个电极构成，其中一个是阳极，它由一个镍环或镍片组成；另一个是阴极，它由一个金属片上涂一层光敏材料构成。

图10-10 光电管工作原理

当光照射到光敏材料上时，它能够放出电子；光电管将光强度信号转换成电信号的过程是这样的：当一定强度的光照射到阴极上时，光敏材料要放出电子，放出电子的多少与照射到它的光的强度大小成正比，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回路中有电流通过。而此电流的大小与照射到光敏材料上的光的强度的大小成正比。当管内抽成真空时，称为真空光电管；充一些气体时，称为充气光电管。真空光电管的灵敏度一般为40～60uA/流明；充气光电管的灵敏度还要大些。由于一光电管产生的光电流很小，需要用放大装置将其放大后才能用微安表测量。

(2)光电二极管

光电二极管的原理是这种硅二极管受紫外、近红外辐射照射时，其导电性增强的大小与光强成正比。近年来分光光度计使用光电二极管作检测器在增加，虽然其灵敏度还赶不上光电倍增管，但它的稳定性更好，使用寿命更长，价格便宜，因而许多著名品牌的高档分光光度计都在使用它作检测器。尤其值得注意的是由于计算机技术的飞速发展，使用光电二极管的二极管阵列分光光度计有了很大的发展，二极管数目已达1024个，在很大程度上提高了分辨率。这种新型分光光度计的特点是“后分光”，即氘灯发射的光经透镜聚焦后穿过样品吸收池，经全息光栅色散后被二极管阵列的各个二极管接收，信号由计算机进行处理和存储，因而扫描速度极快，约10 ms就可完成全波段扫描，绘出吸光度、波长和时间的三维立体色谱图，能最方便快速地得到任一波长的吸收数据，它最适宜用于动力学测定，也是高效液相色谱仪最理想的检测器。

(3)光电池

用半导体材料制成的光电转换器。用得最多的是硒光电池。其结构和作用原理如图10-11所示。

图10-11 检测器示意图

其表层是导电性能良好、可透过光的金属薄膜，中层是具有光电效应的半导体材料硒，底层是铁或铝片。表层为负极，底层为正极，与检流计组成回路。当外电路的电阻较小时，光电流与照射光强度成正比。

硒光电池具有较高的光电灵敏度，可产生100～200 uA电流，用普通检流计即可测量。硒光电池测量光的波长相应范围为300～500nm，但对波长为500～600 nm的光最灵敏。

(4)光电倍增管

光电倍增管是检测弱光的最灵敏最常用的光电元件，其灵敏度比光电管高200多倍，光电子山阴极到阳极重复发射9次以上，每一个光电子最后可产生10⁶～10⁷个电子，因此总放大倍数可达10⁶～10⁷倍，光电倍增管的响应时间极短，能检测10^-8～10^-8s级的脉冲光。其灵敏度与光电管一样受到暗电流的限制，暗电流主要来自阴极发射的热电子和电极间的漏电。图10-12所示是光电倍增管的工作原理。

10.2.2.5信号显示系统

信号显示系统用于放大信号并以适当方式将此信号指示或记录下来。分光光度计中常用的显示装置有悬镜式检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录仪等。通常简易型分光光度计多用悬镜式检流计。

检流计用于测量光电池受光照射后产生的电流。它的灵敏度高，标尺刻度每格约为10^-10 nm。标尺上有吸光度A和百分透光率T％两种刻度。由于吸光度与透光率是负对数关系，因此，吸光度的刻度是不均匀的。微安表的工作原理与检流计相似，它采用指针指示刻度，由于表头的偏转角度有限，满刻度偏转的角度仅为1％，精确度为1.5 ％。

低档分光光度计现在已都使用数字显示，有的还连有打印机。现代高性能分光光度计均可以连接微机，而且有的主机还使用带液晶或CRT荧屏显示的微处理机和打印绘图机，有的还带有标准软驱，存取数据更加方便。

相关链接：紫外-分光光度计的组成（一）

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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