直讀光譜儀廣泛應(yīng)用于鑄造,鋼鐵,金屬回收和冶煉以及軍工、航天航空、電力、化工、高等院校和商檢,質(zhì)檢等單位。直讀光譜儀,即原子發(fā)射光譜儀,市場對鋼鐵檢測有巨大的需求,也促進了相關(guān)檢測儀器的發(fā)展。
六十年代光電直讀光譜儀,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展開始迅速發(fā)展,由于計算機技術(shù)的發(fā)展,電子技術(shù)的發(fā)展,電子計算機的小型化及微處理機的出現(xiàn)和普及,成本降低等原因、于上世紀(jì)的七十年代光譜儀器幾乎100%地采用計算機控制,這不僅提高了分析精度和速度,而且對分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理和分析過程實現(xiàn)自動化控制。
直讀光譜儀品種分類
直讀光譜儀品種分為火花直讀光譜儀,光電直讀光譜儀,原子發(fā)射光譜儀,原子吸收光譜儀,手持式光譜儀,便攜式光譜儀,能量色散光譜儀,真空直讀光譜儀,直讀光譜儀分為臺式機和立式機。
直讀光譜儀和ICP都屬于發(fā)射光譜分析儀器,區(qū)別在于他們的激發(fā)方式不同,ICP中文名字是電感耦合等離子體,是通過線圈磁場達到高溫使樣品的狀態(tài)呈等離子態(tài)然后進行測量的,而直讀光譜儀一般采用電火花,電弧或者輝光放電的方式把樣品打成蒸氣進行激發(fā)的,在效果上ICP要比直讀光譜儀器的檢出限小,精度高,但是在進樣系統(tǒng)上要求非常嚴(yán)格,沒有好的進樣系統(tǒng)就只能做溶液樣品.部分國外先進的ICP可以做固體樣品,例如熱電ICP。
特點:
直讀光譜儀具有以下特點。
①自動化程度高、選擇性好、操作簡單、分析速度快,可同時進行多元素定量分析。從爐中取的樣品只要打磨掉表面氧化層,固體樣品即可放在樣品臺上激發(fā),免去了化學(xué)分析鉆取試樣的麻煩。對于鋁及銅、鋅等有色金屬樣品而言,可用小車床車銑去表面氧化層,從預(yù)燃樣品到得到最終的分析結(jié)果僅需20~30s,速度非???,有利于冶煉控制,降低成本。特別是對那些容易燒損的元素,更便于控制其最后的成分。樣品中所有分析元素(幾個甚至幾十個)可以一次同時分析出來。
②元素測試范圍寬,由于PMT或半導(dǎo)體檢測器對信號的放大能力很強,對于強度不同的譜線可以選用不同的方法倍率的PMT或固體檢測器(在使用不同譜線的情況下相差4個數(shù)量級,比如普碳鋼中的鉻含量一般為萬分之一水平,而不銹鋼中的鉻元素含量在10%以上)。因此可以采用同一分析條件對樣品中含量相差懸殊的很多元素從高含量到痕量可同時進行測定。
③分析精度高,能有效控制產(chǎn)品的化學(xué)成分,可見昂貴的合金成分控制到產(chǎn)品規(guī)格的中下限,儀節(jié)省相應(yīng)合金的消耗。
④檢測限低。直讀光譜法的靈敏度與光源性質(zhì)、儀器狀態(tài)、試樣組成及元素性質(zhì)等均有關(guān)。一般對固體金屬、合金采用火花源時,檢出限可達0.1~10ug/g,對C、S、P等非金屬元素也具有較好的檢出限
⑤在某些條件下,可測定元素的存在方式,如測定鋼鐵中酸溶鋁、酸不熔鋁等。
⑥測量范圍廣,幾乎所有金屬材料都可以檢測,檢測的基體有鐵基、鋁基、銅基、鈷基、鈦基、鎂基、鋅基、鉛基、錫基、金基、銀基鉑基、釕基等。
不足之處在于,直讀光譜分析仍是一種相對分析方法,試樣組成、結(jié)果狀態(tài)、激發(fā)條件等難以完全控制,一般需用一套基體成分基本相同的標(biāo)準(zhǔn)樣品進行匹配,有些情況下標(biāo)準(zhǔn)樣品的獲得幾乎不可能的,因此使直讀的分析應(yīng)用受到一定限制;對元素的價態(tài)測量無能為力,有待于與其他分析方法配用;它是一種表面分析儀器,僅能分析金屬表面1mm以內(nèi)的樣品,適合于均相樣品檢測對元素含量分布不均的樣品(如偏析),若需要得到能夠代表樣品的檢測結(jié)果只能在樣品前處理方面變通,比方說樣品鉆屑后在保護氣氛下重新熔融制成均勻性試樣等,往往用在它不是一種仲裁分析方法,一旦貿(mào)易雙方對貨物的品質(zhì)有疑義,需要采用其他方法獲得最終結(jié)果。
火花直讀光譜儀適合壓鑄、熔鑄,鋼鐵或有色金屬行業(yè)的爐前金屬分析的要求,及金屬成分的快速定量分析,進、出廠材料檢驗以及汽車、機械制造等行業(yè)的金屬材料分析。進行煉爐前的快速分析以及中心實驗室的產(chǎn)品檢驗,可以用于多種基體分析:Al,Pb,Mg,Zn,Sn,Fe,Co,Ni,Ti,Cu等。
光電直讀光譜儀具有以下優(yōu)點:
1、爐中取的樣品只要打磨掉表面氧化皮,固體樣品即可放在樣品臺上激發(fā),免去了化學(xué)分析鉆取試樣的麻煩。對于鋁及銅、鋅等有色金屬樣品而言,可用小車床車去表面氧化皮即可。
2、從樣品激發(fā)到計算機報出元素分析含量只需20-30秒鐘,速度非???,有利于縮短冶煉時間,降低成本。特別是對那些容易燒損的元素,更便于控制其最后的成份。
3、樣品中所有要分析的元素(幾個甚至十幾個)可以一次同時分析出來,對于牌號復(fù)雜的產(chǎn)品,要求分析元素愈多愈合算,經(jīng)濟效益好。
4、分析精度非常高,可以有效控制產(chǎn)品的化學(xué)成份,保證它能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格,甚至可將合金成份控制到規(guī)格的中下限,以節(jié)省中間合金或鐵合金的消耗。
5、分析數(shù)據(jù)可以從計算機打印出來或存入軟盤中,作為永久性記錄。
從技術(shù)角度來看光電光譜分析,可以說至今還沒有比它能更有效的用于爐前快速分析的儀器。所以世界上冶煉、鑄造以及其他金屬加工企業(yè)均競相采用這類儀器成為一種常規(guī)分析手段,從保證產(chǎn)品質(zhì)量,及經(jīng)濟效益等方面,它是十分有利的分析工具。
光電直讀光譜儀是分析黑色金屬及有色金屬成份的快速定量分析儀器。廣泛應(yīng)用于冶金、機械及其他工業(yè)部門,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。可以用于多種基體分析:Al,Pb,Mg,Zn,Sn,Fe,Co,Ni,Ti,Cu等,共五十多種元素。
一、光電直讀光譜儀工作原理:
基本原理:任何物質(zhì)都是由元素組成的,而元素又都是由原子組成的,原子是由原子核和電子組成,每個電子都處在一定的能級上,具有一定的能量,在正常狀態(tài)下,原子處在穩(wěn)定狀態(tài),它的能量最低,這種狀態(tài)稱基態(tài)。當(dāng)物質(zhì)受到外界能量(電能和熱能)的作用時,核外電子就躍遷到高能級,處于高能態(tài)(激發(fā)態(tài))電子是不穩(wěn)定的,激發(fā)態(tài)原子可存在的時間約10-8秒,它從高能態(tài)躍遷到基態(tài),或較低能態(tài)時,把多余的能量以光的形式釋放出來。
儀器工作原理:組成物質(zhì)的各種元素被光源激發(fā),會發(fā)射出各個元素特征光譜。光譜的譜線強度與所屬元素的含量有一定的函數(shù)關(guān)系,如測出各元素譜線的強度值,就可以計算出該元素在物質(zhì)中的含量。
二、光電直讀光譜儀的特點:
1、儀器的核心部件全部進口,提高了儀器的穩(wěn)定性和可靠性。
2、儀器采用國外先進的激發(fā)光源技術(shù),自行設(shè)計出高能量、高穩(wěn)定的激發(fā)光源,滿足超高含量及痕量的分析。
3、儀器采用整體出射狹縫技術(shù),便于選擇通道和調(diào)整。
4、儀器光電倍增管高壓由計算機直接控制,軟件調(diào)整,提高了通道的利用率。
5、儀器設(shè)有自動恒溫系統(tǒng),解決了環(huán)境溫度變化對光學(xué)系統(tǒng)的影響。
6、儀器多國語言的操作軟件、靈活的配置,使儀器更具有人性化的理念。