Detector CCD frente al clásico fotomultiplicador

Un  fotomultiplicador es un tipo de detector óptico de vacío que aprovecha el efecto de emisión secundaria de electrones para responder a niveles muy bajos de iluminación, manteniendo un nivel de ruido aceptable.

Consiste de un cátodo fotoemisivo (fotocátodo) de metales alcalinos, seguido de electrodos enfocadores, un multiplicador de electrones (dínodos) y un colector de electrones (ánodo) en un tubo al vacío.

Cuando la luz entra al fotocátodo, este convierte la energía de la luz incidente en fotoelectrones emitidos al vacío, los cuales son enfocados hacia los dínodos, donde son multiplicados en un proceso de emisión secundaria. Al final, la señal de salida se obtiene en el ánodo. La eficiencia en la conversión o sensibilidad del cátodo, varia con la longitud de onda de la luz incidente. La relación entre la sensibilidad del cátodo y la longitud de onda se llama respuesta espectral característica. Debido a la mencionada emisión secundaria de cada dínodo, el tubo fotomultiplicador tiene una alta sensibilidad y un bajo ruido.

Con la llegada de los dispositivos CCD y su gran eficiencia cuántica, los fotomultiplicadores han visto reducidas enormemente sus aplicaciones.

¿Qué es la eficiencia cuántica?

La Eficiencia cuántica es una cantidad definida para un dispositivo fotosensible como la película fotográfica o un CCD como el porcentaje de fotones que chocan con la superficie fotoreactiva que producirá un par electrón-hueco. Es una medida precisa de la sensibilidad del dispositivo. A menudo se mide sobre un rango de diferentes longitudes de onda para caracterizar la eficiencia del dispositivo a cada energía. La película fotográfica tiene típicamente una eficiencia cuántica de menos del 10%, mientras los CCDs pueden tener una eficiencia cuántica sobre 90% en algunas longitudes de onda.

¿En qué consiste exactamente un CCD?

Las siglas CCD provienen de chargue-coupled device (en español dispositivo de carga acoplada).

Un CCD es un circuito integrado que contiene un número determinado de condensadores enlazados o acoplados. Bajo el control de un circuito interno, cada condensador puede transferir su carga eléctrica a uno o a varios de los condensadores que estén a su lado en el circuito impreso.

Los detectores CCD, al igual que las células fotovoltaicas, se basan en el efecto fotoeléctrico, la conversión espontánea de luz recibida en corriente eléctrica que ocurre en algunos materiales.

La sensibilidad del detector CCD depende de la eficiencia cuántica del chip, la cantidad de fotones que deben incidir sobre cada detector para producir una corriente eléctrica. El número de electrones producido es proporcional a la cantidad de luz recibida (a diferencia de la fotografía convencional sobre negativo fotoquímico). Al final de la exposición los electrones producidos son transferidos de cada detector individual (fotosite) por una variación cíclica de un potencial eléctrico aplicado sobre bandas de semiconductores horizontales y aisladas entre sí por una capa de SiO2. De este modo, el CCD se lee línea a línea, aunque existen numerosos diseños diferentes de detectores.

 

El ContrAA es el primer espectrofotómetro de absorción atómica con detector CCD.

Este diseño exclusivo de Analytik Jena utiliza una tecnología de detector basada en un chip CCD utilizado por primera vez en AAS y que ofrece ventajas decisivas. Este chip utiliza alrededor de 200 de 588  píxeles para la función analítica. Los píxeles son iluminados y seleccionados de forma simultánea; para ello actúan como detectores que trabajan de forma independiente entre sí.

Todas las correcciones necesarias en AAS son aceptadas por los denominados píxeles de referencia – desde la corrección de efectos de banda ancha por absorción o emisión hasta la eliminación de modificaciones de intensidad de la lámpara.

En las imágenes vemos diferentes representaciones de la interferencia Ni/Fe.

Gracias al detector CCD es posible distinguir ambas señales.

 

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