檢測系統
原子化器產生的自由原字受特征光源照射以后發出熒光，熒光通過光電倍增管將光信號轉變成電信號，該電信號通過前置放大 器、主放大器、積分器、模數轉換器等系列信號接收和數據處理電 路，最后被單片機采集，并通過標準串口實時將數據上傳給系統 機，由系統機對數據進行處理和計算。我國生產的原子熒光儀器其所用的光電倍增管均為日本濱松公司(HAMAMATSU)生產的日盲光電倍增管，下面就這種檢測器的工作原理和主要檢測電路作一簡單介紹。
1、光電倍增管
光電倍增管的示意圖見下圖，它由光電陰極、若干倍增極和陽極三部分組成。光電陰極由半導體光電材料制成，入射光就在 它上面打出光電子。倍增極數目為4?14個不等。在各倍增電極上加上電壓。陽極收集電子，外電路形成電流輸出，其輸出電流與入射光強成正比。
工作時，在陰極 K 上加一負電壓(即儀器條件設置中的負高 壓)，各個倍增極上均加上電壓。從陰極開始，各個倍增極的 E1、 E2、E3 等電位依次升高，陽極 A 電位最高。入射光在光電陰極上激發電子，由于各極間有電場存在，所以陰極激發電子被加速轟擊第一倍增極。
這些倍增極具有這樣的特性，在受到一定數量的電子轟擊后，能放出更多的電子，稱為“二次電子”。光電倍增管的倍增極的幾何形狀設計成每個極都能接受前一極的二次電子，而在各 個倍增極上順序加上越來越高的電壓。這樣如果在光電陰極上由于入射光的作用發射出一個電子，這個電子將被加速轟擊第一倍增極，設這時第一倍增極有 R 個二次電子發出，這 R 個二次電子又轟擊第二倍增極，而其產生的二次電子又增加 R 倍，經過 n 個倍增極 后，原先一個電子將變為 Rn 個電子，這些電子最后被陽極所收集而在光電陰極和陽極間形成電流。構成倍增極的材料的 R＞1，設 a=4，在 n=10時，則放大倍數為不 R=4在 n=10時，則放大倍數 Rn=410≈106，可見，光電倍增管的放大倍數是很高的。
光電倍增管的選擇主要參照其光譜響應、陰極靈敏度、陽極靈敏度和暗電流等幾個主要特征參數。
(1)光譜響應光電倍增管的陰極將入射光的能量轉換為光電子。其轉換效率(陰極靈敏度)隨入射光的波長而變。這種光 陰極靈敏度與入射光波長之間的關系叫做光譜響應特性。光譜響應特性的長波端取決于光陰極材料，短波端則取決于入射窗材料。
(2)暗電流光電倍增管在完全黑暗的環境中仍會有微小的電流輸出。這個微小的電流叫做陽極暗電流。陽極暗電流是決定光電倍增管對微弱光信號的檢出能力的重要因素。
陽極暗電流的主要來源有以下幾種。
①電子熱發射因為光陰極和倍增極材料具有較低的逸出功， 所以在室溫下會發射出大量的熱電子。大部分的暗電流源于這種熱電子發射，特別是那些來自光陰極的熱電子，因為它們要經過倍增極的放大。
②殘留氣體電離(離子反饋)光電倍增管內的殘留氣體與電 子碰撞會產生電離。當這些離子撞擊光陰極或前幾極倍增極時也會發射出二次電子，導致較大的陽極脈沖噪聲輸出。
③玻璃發光電子脫離預定軌道飛出，打擊到玻璃殼時會產生輝光并導致暗脈沖輸出。
④漏電電流漏電電流源于光電倍增管的芯柱和管基、管座等，是暗電流的一部分。
⑤場致發射當光電倍增管工作電壓接近極限工作電壓時， 強大的電場使電極發出場致發射電子，從而造成暗脈沖輸出。因 此，建議光電倍增管工作在比極限工作電壓低20%?30%的電壓 以下。
(3)陰極光照靈敏度和陽極光照靈敏度陰極光照靈敏度是使 用鴇燈產生的2856K 色溫光測試的每單位通量入射光(實際用 10-5?10-2血)產生的陰極光電子電流。陽極光照靈敏度是每單 位陰極上的入射光通量(實際用10-1?10-5產生的陽極輸出電流(經過二次發射極倍增后)。
2、檢測電路
(1)前置放大器以 XDY-2型儀器為例，如下圖所示。 前置放大器電路由一個射極跟隨器組成。其主要作用是將光電倍增管輸出的電流信號轉變成電壓信號，以便于后續電路進行信號處理。
(2)主放大器如下圖所示。主放大器的主要功能是將前 置放大器輸出的電壓信號進一步放大。
(3)積分器和 A/D 轉換電路 如下圖所示。該部分電路由 A/B道反向器、同步解調開關、A/R 道積分器、積分開關、峰值 保持、A/D 轉換等組成，其主要功能有背景扣除、積分、峰值保持、A/D 轉換等。
