Анализаторы МАЭС с линейками фотодетекторов БЛПП-2000 и БЛПП-4000 в сцинтилляционной атомно-эмиссионной спектрометрии

Abstract

For the development of “Grand-Potok” spectral systems and rapid high-sensitivity scintillation atomic emission spectrometry, the “VMK-Optoelektronika” company created a new BLPP-2000 photodetector linear array. Testing of the array as part of “Grand-Potok” spectral system had shown its advantages over a BLPP­369М1 array in recording scintillations of the gold Au 267.595 nm analytical spectral line. Further studies of the BLPP-2000 detector revealed the need to increase the spectral resolution of the system. For this, a new BLPP­4000 photodetector linear array has been developed. It was expected that its use would improve the resolution of the «Grand» spectrometer over the entire wavelength range, but a reduction in the sensitivity of the spectrometer could be possible. The objectives of this study were to experimentally compare the resolution and signal-to-noise ratio of the “Grand-Potok” spectral system using BLPP-2000, BLPP-4000, and BLPP-369М1 photodetector linear arrays and contrast the obtained results with the characteristics of the higher-resolution «Grand-1500» spectrometer with BLPP-2000, which had shown good performance in determination of noble metals in geological samples with complex matrix. The data on the intensities and widths of the spectral lines were obtained from the spectra of the standard samples of various compositions and used to compare the signal-to-noise ratio and spectral resolution of the systems. The study showed that the use of the new MAES analyzers based on BLPP-4000 linear photodetector arrays in the «Grand» spectrometer increased the resolution of the instrument by a factor of two, while the signal-to-noise ratio of the instrument decreased by a factor of 4-6, leading to the deterioration of the detection limits in the scintillation arc atomic-emission spectrometry. Nevertheless, «Grand» spectrometers based on BLPP-4000 could be used instead of higher-resolution «Grand-1500» spectrometers without deterioration of the detection limits as its aperture is 5 –20 times higher. In addition, the signal-to-noise ratio and the resolution in «Grand» spectrometers with BLPP-369M1 detector arrays used in analytical laboratories could be increased by replacing the detectors with BLPP-4000 arrays.

Для развития спектрального комплекса «Гранд-Поток» и экспрессного высокочувствительно­го метода сцинтилляционной атомно-эмиссионной спектрометрии предприятие «ВМК-Оптоэлектро­ника» создало новую высокочувствительную линейку фотодетекторов БЛПП-2000, которая была испытана в составе спектрального комплекса «Гранд-Поток», где были показаны ее преимущества при регистрации вспышек аналитической спектральной линии золота Au 267.595 нм по сравнению с линейкой БЛПП-369М1. В ходе дальнейших исследований детектора БЛПП-2000 была выявле­на необходимость увеличения спектрального разрешения комплекса. Для этого была разработа­на новая линейка фотодетекторов БЛПП-4000, с использованием которой ожидается улучшение разрешения спектрометра «Гранд» во всём диапазоне длин волн, но возможно снижение чувстви­тельности определений. Целью данной работы является экспериментальное сравнения разреше­ния и отношения сигнал-шум (ОСШ) спектрального комплекса «Гранд-Поток» с применением ли­неек фотодетекторов БЛПП-4000, БЛПП-2000 и БЛПП-369М1, а также сопоставление полученных результатов с характеристиками более высокоразрешающего спектрометра «Гранд-1500» с линей­ками БЛПП-2000, который зарекомендовал себя при определении благородных металлов в геоло­гических пробах со сложной матрицей. В ходе работы из спектров стандартных образцов различно­го состава были получены данные об интенсивностях и ширинах спектральных линий, по которым проведено сравнение ОСШ и спектрального разрешения комплексов. Исследование показало, что применение новых анализаторов МАЭС на основе линеек БЛПП-4000 в спектрометре «Гранд» по­зволит увеличить разрешающую способность прибора в два раза, ОСШ прибора при этом снизится в 4-6 раз, что приведет к ухудшению пределов обнаружения в САЭС. Несмотря на это, спектрометр «Гранд» на основе БЛПП-4000 можно использовать вместо более высокоразрешающего «Гранд-1500» без потерь в пределах обнаружения, т.к. его светосила в 5-20 раз выше. Кроме того, возможно уве­личение ОСШ и разрешающей способности в спектрометрах «Гранд», используемых в аналитиче­ских лабораториях с линейками БЛПП-369М1, путём замены детекторов на линейки БЛПП-4000.