Technologie CCD/CMOS vs PMT/CPMS : découvrez le meilleur détecteur pour l’analyse OES

En tant que fabriquants OES, nous avons évalué toutes sortes de détecteurs et choisi le CCD comme notre détecteur de choix. Au fur et à mesure que la technologie évoluait, les CMOS, qui avaient précédemment pris du retard sur les performances des CCD malgré leurs avantages, en termes de coût et d’évolutivité, ont commencé à prendre de l’ampleur. Vers le milieu des années 2010, la dernière génération de détecteurs CMOS a commencé à correspondre et encore mieux les CCD dans certains aspects. Par rapport aux PMTs, ces détecteurs étaient supérieurs sur à peu près tous les paramètres. En tant que leaders, nous avons été les premiers à évaluer puis adopter ces détecteurs CMOS – len lançant notre premier OES équipé de CMOS en 2016. Notre travail de pionnier a été aujourd’hui reflété par pratiquement tout le monde.

Aujourd’hui, les détecteurs CMOS/CCD sont acceptés dans le monde entier comme lesmeilleurs détecteurs pour toutessortes d’applications de spectrométrie, même – et en fait, particulièrement – au plus haut niveau.

Nous continuons cependant à répondre aux questions des clients qui partagent des opinions traditionnelles sur les avantages des PMT – ou de ceux qui sontvictimes des stratagèmes marketing d’une poignée d’entreprises concurrentes qui n’ont toujours pas été en mesure d’optimiser la technologie CMOS/CCD dans leurs propres instruments et s’en tiennent donc aux détecteurs PMT. Ce document vise à dissiper certaines idées fausses et à éduquer les utilisateurs sur les différences entre les détecteurs et leurs capacités.

Détecteurs PMT (Photomultiplicateur Tube)

En termes simples, un PMT est un détecteur à pixel unique ; chaque PMT peut donc détecter une seule longueur d’onde – celle pour laquelle il est spécifiquement aligné. Un appareil hérité presque obsolète, le PMT est un vestige de l’époque des tubes à vide. Chaque PMT capture les photons de lumière émis et sa couche photocathodique convertit ensuite ces photons en électricité. Les dynodes sont ensuite utilisés pour multiplier cette charge par plusieurs fois, ce qui la rend lisible pour l’instrument. Les PMT ont des spécifications et des types différents,, et donc aussi des prix. Les PMTs utilisés dans la section UV profond d’un spectromètre,, par exemple,sont beaucoup plus chers que ceux utilisés dans la section visible. Les PMTs de canal (également appelés CPMs) sont juste une autre variante des PMTs qui ont un canal semi-conducteur étroit et courbé pour effectuer les mêmes fonctions qu’une chaîne de dynode classique. Les CPM sont donc de nature identique aux PMT et offrent les mêmes avantages et inconvénients. Les PMTs sont,fondamentalement, de grands (par rapport à d’autres dispositifs à semi-conducteurs) détecteurs à pixel unique qui offrent une excellente amplification du signal et des temps de réponse quasi instantanés (étant donné qu’il s’agit de dispositifs analogiques). Les avantages et inconvénients des PMT peuvent être résumés commesuit ::

Détecteurs CMOS/ CCD

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) et CCD (Charge-Coupled Device) sont des détecteurs à l’état solide qui convertissent les photons incidents en signaux électriques. L’avantage fondamental de ces détecteurs réside dans le fait que,, en tantqu’appareils à semi-conducteurs, ils sont incroyablement compacts et chaque détecteur possède des milliers de pixels, chacun d’entre eux étant en effet un détecteur car la sortie de chaque pixel peut être mesurée individuellement. Donc, techniquement, un détecteur de 2048 pixels couvre 2 048 longueurs d’onde distinctes. Étant donné la taille extrêmement compacte de ces détecteurs, un spectromètre utilisant ces détecteurs peut donc couvrir toutes les longueurs d’onde de la lumière, sans faire les compromis que les détecteurs PMT imposent.

Le CCD a été le premier à émerger, et les détecteurs CCD linéaires ont été utilisés pour la première fois dans les spectromètres à la fin des années 1980. À cette époque, ces dispositifs étaient considérés comme adaptés uniquement aux modèles de base et d’entrée de gamme, en raison d’un bruit plus élevé, d’une vitesse inférieure et d’une sensibilité moindre par rapport aux détecteurs PMT. Avec l’afflux de nouvelles personnes et d’idées dans ce domaine, l’avancée rapide des dispositifs à état solide a permis des progrès considérables. Au milieu des années quatre-vingt-dix, les détecteurs CCD ont commencé à offrir des performances bien supérieures – et ont fait leur apparition sur des OES de milieu de gamme,proposant même une analyse de l’azote à faible niveau. Au cours des années 2010, les détecteurs CCD et CMOS ont dépassé les appareils PMT même dans leurs forces fondamentales : sensibilité, niveaux de bruit et rapidité. Aujourd’hui, les derniers appareils CCD/CMOS offrent de meilleures performances sur pratiquement tous les paramètres pertinents pour un spectromètre. Effectivement, les détecteurs CMOS permettent désormais d’atteindre des limites de détection encore plus faibles que celles des PMT et offrent une variété de fonctionnalités haut de gamme,, y compris la spectroscopie résolue dans le temps (TRS), l’analyse par étincelle unique et une large gamme de caractéristiques supérieures et d’avantages analytiques.

Remarque: Bien que les détecteurs CMOS aient pratiquement remplacé les détecteurs CCD dans tous les domaines, le terme « CCD » continue d’être utilisé de manière ubiquitaire, tant par les fabricants que par les clients, pour désigner tous ces dispositifs à semi-conducteurs. s

Comparaison de PMT OES vs CMOS/CCD OES

Paramètres de sortie – Éléments couverts, limites de détection, ensemble de fonctionnalités,, etc.

Facilité d’utilisation – Fonctionnement, tâches quotidiennes et entretien de routine

Coûts et risques à vie