光電直讀光譜儀是指應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換接收方法作多元素同時分析的發(fā)射光譜儀器。
由于電感耦合高頻等離子體光源的廣泛使用,使光電直讀光譜儀在光譜儀中占有主要地位。
光電直讀光譜儀選擇應(yīng)注意以下事項:
(1)光源發(fā)生器的選擇
為進行多種樣品和元素的分析,需要各種發(fā)生器。
同時測定多種元素時,根據(jù)測定范圍選一種激發(fā)方法。
火花光源比較適合于同時測定多種元素,如金屬中的合金成分和雜質(zhì)元素的定量分析。
電弧光源適用于測定樣品中的痕量成分。
低壓電容放電光源使電路參數(shù)變化達到從電弧到火花階段性變化,可用于多目的的分析。
(2)分光計的選擇
一般是根據(jù)分析元素及其測定范圍、鄰近譜線對分析線影響的程度等因素,考慮色散率、測定波長范圍和亮度來選定。
(3)分析線的選擇
分析元素和內(nèi)標元素的譜線應(yīng)選擇受其他元素譜線及帶光譜等影響小、信噪比大的譜線。
光電直讀光譜儀是黑色金屬及有色金屬(鐵基、鋁基、銅基、鎳基等)材料中化學(xué)元素成份快速、精確、定量的分析儀器。
廣泛應(yīng)用于冶金、機械、鑄造、金屬、科研等領(lǐng)域,進行冶煉爐前的在線分析以及中心實驗室的產(chǎn)品檢驗,是控制產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段之一。
光電直讀光譜儀又被稱為火花源原子發(fā)射光譜儀,所采用的原理是用火花的高溫使樣品中各元素從固態(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征波長,用光柵分光后,成為按波長排列的“光譜”,這些元素的特征光譜線通過出射狹縫,照射在對應(yīng)的光電倍增管光陰極上,光信號變成電信號,經(jīng)儀器的控制測量系統(tǒng)將電信號積分并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換,然后由計算機處理,計算出各元素的百分含量。其核心部件主要包括光源、分光系統(tǒng)、檢測器等。
如今,光電直讀光譜分析已成為一項成熟的分析技術(shù),具有樣品處理簡單、分析速度快、分析精度高、多元素同時分析等特點,幾乎所有的鋼鐵企業(yè)、有色金屬企業(yè)、鑄造及機械加工企業(yè),以及其他采用金屬及其合金進行加工利用的行業(yè)都采用光電直讀光譜儀進行生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量控制。
光電直讀光譜儀在鑄造行業(yè)的應(yīng)用中,具有以下優(yōu)點:
1)定量范圍廣、準確性及穩(wěn)定性高等特點 光電直讀光譜儀定量分析范圍可從ppm—幾十%,非常適于微量、痕量分析。當(dāng)元素含量在0.1-1%或更低時,光電直讀光譜分析法其準確度更優(yōu)于化學(xué)分析。另外,光電直讀光譜儀器分析,不存在人為誤差,穩(wěn)定性方面得到很大提高。
2)多功能、自動化和智能化特點 分析儀器正向智能化方向發(fā)展,發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)是:基于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)分析儀器的自動化,通過計算機控制器和數(shù)字模型進行數(shù)據(jù)采集、運算、統(tǒng)計、處理,提高分析儀器數(shù)據(jù)處理能力,數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)了分析儀器數(shù)字圖像處理功能的發(fā)展。 光電直讀光譜儀已從傳統(tǒng)的經(jīng)典化學(xué)精密機械電子學(xué)結(jié)構(gòu)、實驗室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式,轉(zhuǎn)化為光、機、電、算(計算機)一體化、自動化的結(jié)構(gòu),并正向更名副其實的智能系統(tǒng)發(fā)展(帶有自診斷、自控、自調(diào)、自行判斷決策等高智能功能)。多用途可擴展的配置方式及多功能計算機軟硬件技術(shù)包括的模塊有:數(shù)據(jù)處理,曲線擬合,綜合計算,數(shù)據(jù)分析,自動控制,自診斷與報警,通信,聯(lián)網(wǎng),定性分析、半定量分析等。大大地豐富了分析檢測者的應(yīng)用手段,并提高了生產(chǎn)效率,縮短企業(yè)交貨期。
3)多通道多元素同時分析檢測的快速化特點 光電直讀光譜儀可同時進行多元素分析。直讀光譜法進行爐前分析時,在數(shù)分鐘內(nèi)可同時得出鑄件中二、三十個元素的分析結(jié)果,有利于鑄造生產(chǎn)過程進行中間控制,加速生產(chǎn)、提高了生產(chǎn)效率。
4)直接以固態(tài)分析,不需要復(fù)雜的前處理 光電直讀光譜儀分析樣品的處理比化學(xué)分析法簡單,從而大大地提高了分析速度。在對鑄件進行分析檢測中,簡化了試樣前處理過程,只需簡單的將樣品表面磨平。取消了手工分析方法過程中的試樣粉碎、酸溶加熱分解、化學(xué)反應(yīng)、比色分析、人工讀數(shù)等繁雜流程。
5)節(jié)約添加元素,降低生產(chǎn)成本 光電直讀光譜儀能夠快速準確的定量分析出樣品的化學(xué)成分,對于鑄造企業(yè)生產(chǎn)鑄件時,如不銹鋼的生產(chǎn)企業(yè),能夠很好的將cr、ni的化學(xué)成分控制在客戶要求下限內(nèi),達到節(jié)約添加元素,降低生產(chǎn)成本。同時,由于具備快速的進行爐前定量分析,提高生產(chǎn)效率,為企業(yè)節(jié)約電費,降低生產(chǎn)成本。
光電直讀光譜儀的故障排除,應(yīng)當(dāng)是建立在對儀器原理和各模塊結(jié)構(gòu)以及功能的充分了解的基礎(chǔ)上的。應(yīng)當(dāng)首先盡量了解各模塊功能,以至各模塊內(nèi)部部件的功能。然后按照如下三條線索,把儀器的硬件在腦中串成網(wǎng)絡(luò):
1、信號線路:
從激發(fā)臺上樣品發(fā)光開始,到電腦軟件中顯示出各元素含量為止,了解樣品發(fā)光的光信號在儀器中各部件的先后經(jīng)過和轉(zhuǎn)化的順序,以及每個部件的簡單功能。2、控制線路:了解計算機中的命令對儀器當(dāng)中各個受控部件的影響,以及命令的傳輸途徑,途徑中每個部件的作用。
3、供電網(wǎng)絡(luò):
了解儀器當(dāng)中所有用電部件所需的準確電壓、電流、功率等詳細參數(shù)、知道儀器用電從儀器總供電插座開始,各部件的用電如何產(chǎn)生、調(diào)節(jié)和傳輸。
一般情況下,盡量列出信號線路中各部件正常工作所需條件,如:本身無損毀,位置無漂移,控制命令傳輸正常,供電正常,另外還有外部溫度、濕度等是否符合要求等。
在詳細了解以上情況后,一般情況下,在出現(xiàn)故障時,需首先在信號線路中,找到不能正常工作的模塊(每個模塊是否能正常工作均有檢查方法),然后檢查該模塊中的信號線路經(jīng)過部件本身是否狀態(tài)正常(損毀、位置偏移),受控部件的控制命令傳輸是否暢通,用電部件的供電是否正常來確定故障點,以至排除問題。