直读光谱仪即原子发射光谱仪,根据现代光谱仪器的工作原理,光谱仪可以分为两大类:经典光谱仪和新型光谱仪,产品广泛应用于铸造,钢铁,金属回收和冶炼以及军工、航天航空、电力、化工、高等院校和商检,质检等单位。
不当的操作会影响结果错误,通过一些总结,今天来介绍下影响直读光谱仪分析质量的7个因素:
1、氩气
吹氩的主要作用是试样激发时赶走火花室内的空气,减小空气对紫外光区谱线的吸收。主要是因为空气中的氧气、水蒸气在远紫外区具有强烈的吸收带,对分析结果造成很大的影响,且不利于激发稳定,形成或加强扩散放电,激发时产生白点。另外,样品中的合金元素在高温情况下可能会与空气中成分发生化学反应生成分子化合物,从而会有分析光谱对我们所需的原子光谱造成干扰。因此必须要求氩气的纯度达到99.999%以上。另外,氩气的压力和流量也对分析质量有一定影响,它决定氩气对放电表面的冲击能力,这种激发能力必须适当,过低,不足以将试样激发过程中产生的氧气和它形成的氧化物冲掉,这些氧化物凝集在电极表面上,从而抑制试样的继续激发;氩气流量过大,一是造成不必要的浪费。二是对光谱仪也有一定的损伤。因此氩气压力和流量必须适当。据实践证明,氩气的压力和流量,应根据不同材质进行调节,对中低合金钢的分析,输入光谱仪的氩气压力应达到0.5—1.5MPa,动态氩的流量为12~20个读数,静态氩的流量为3~5个读数。
2、狭缝
光谱仪采用了一个复杂而又敏感的光学系统。光谱仪的环境温度,湿度,机械振动,以及大气压的变化,都会使谱线产生微小的变化而造成谱线的偏移。气压和湿度变化会改变介质的折射率,从而使谱线发生偏移,湿度的提高不仅会使空气的折射率增大,而且会对光学零件产生腐蚀作用,降底了仪器透光率,湿度一般应控制在55%-60%以下。温度对光栅的影响主要改变光栅常数,使角色散率发生变化,产生谱线漂移。这些变化会使光谱线不能完全对准相应的出射狭缝,从而影响分析结果。因此光学系统每天至少调整一次,若室内温度控制恒定.即使天气变化不大,每周也要调整狭缝二次。
3、入射窗的透镜
通向各室的透镜,特别是通向空气室的透镜,由于试样激发时吹氩,使得试样曝光时产生的灰尘被吹至透镜上而阻止了光线的透过,影响测定结果的准确性。因此要经常清洗,一般一周两次,使其保持清洁,保证所有光线通过透镜而进入光室进行测定。特别提醒的是,清洗透镜后要多激发几个废样,等强度稳定后再进行标准化操作,否则对分析质量造成影响。
4、激发台
清洗激发台的内表面,主要是避免残留内壁的粉尘放电影响分析结果。通常每激发100—200次应清理一次。电极与激发面之间的距离,必须按极距要求调整好,如果与激发面的距离太大,试样不易激发,如果电极与激发面的距离太小,曝光时放电电流太大,以至于与仪器各参数不相匹配,使测定结果与实际结果之间有差异,影响测定的准确性。因此必须将电极与激发面的距离调整准确,清洗激发台和电极后一定要重视这个问题。
5、工作曲线的校正
光电直读光谱仪法虽然不受感光板限制,但工作曲线绘制成后,经过一段时间曲线也会变动。例如:透镜的污染、对电极的玷污、温湿度的变化、氩气的影响、电源的波动等,均能使曲线发生变化。原始曲线图中A的位置,经过一段时间后,曲线可能漂移到B的位置.为了使用曲线进行分析必须设法将曲线B恢复到曲线A的位置.为此必须对工作曲线进行标准化。在进行曲线标准化必须注意以下几点:
(1)在清洗样品激发台后必须先激发10次以上或通氩气一个小时后才能做日常标准化工作。
(2)标准化的样品要均匀,制样要仔细,样品的表面平整,纹路清淅。分析间隙准确,样品架保持清洁。
(3)标准化频率是根据分析样品的多少来定,一般情况一天必须标准化两次。
6、控制试样
在实际工作中,由于试样和标准样品的冶金过程和某些物理状态的差异,常常使工作曲线发生变化,通常标准样品多为锻造和轧制状态,而日常分析为浇铸状态。为了避免试样因冶金状态变化给分析结果带影响,常常应使用一个与分析试样冶金状态和物理状态都一样的控样,来控制分析结果,控样的元素含量应位于工作曲线含量范围内,并与分析试样的含量越接近越好。同时,控制样品的元素含量应当准确可靠,成份分布均匀,外观无气孔、砂眼、裂纹等物理缺陷。
7、样品
光谱分析结果的好坏,很大程度取决于样品,要注意样品的制备和处理技术。由于气孔偏析原因没有得到平整的表面或样品没有放置好,以及操作错误引起的误差,都会给分析质量造成很大影响。因此样品加工必须符合以下要求:
(1)整个试样表面应是均匀的(其形状大小适合激发台,以便使气体冲洗室能密封)。
(2)没有砂眼。
(3)清理样品背部的锈皮和油污保证样品和激发台接触良好。
(4)样品表面不要被污染,磨样应当有纹路。
(5)样品激发时激发点一般取位于样品半径1/2处,该处化学成份比较均匀,结果具有代表性,测定准确度高。
1、清理火花台
打开火花台盖板,用随机带的软毛刷,将火花台里的残留物(沉积物)清理,之后盖上火花台盖板,并且用大流量氩气吹扫2分钟以上。火花台是光谱仪的产生发射光谱的位置,这里的一些性能指标决定了光谱线的好坏。如果不及时清理可能会造成电极与火花台间短路,为安全起见,在进行清理之前,确认光源开关已关上。
2、电极的维护
用电极刷对电极旋转清理。当使用频繁导致电极尖钝了,需要换电极头。注意用极具规调整好电极的位置和高度。每次激发后要刷电极。
3、清洗聚光镜
用脱脂棉沾上无水乙醇轻轻擦拭透镜。如果透镜有付着物,用丙酮或无水乙醇浸泡15分钟,而后在擦拭。最后用洗耳球吹干。注意不要划伤。光强降低时,可以每月一次。
4、校正入射狭缝位置-光路校正(描迹)
5、清理尾气过滤系统
火花台在激发样品后产生的部分尘会由氩气吹走,尾气管变黑,时间长了需要清理以保证气路的畅通与清洁。方法是更换尾气管。
往往一个客户在购买直读光谱仪之前,都会参考各家进行比较,一般各仪器供应商都会对自家仪器进行良好包装,介绍各自的优点,最后可能感觉都不错啊,但是价格差异可能有数以万计的差异,作为用户的心里,买贵的,觉得多花了预算,现在竞争这么激烈,赚一分钱也不容易,另外也在想另外一个品牌也不错嘛,不能决策;买较便宜者,到底他说的是不是真的,如果要上当我还不如多花点预算添置品牌知名度高的仪器,内心非常矛盾!
选购直读光谱仪时,先要找准大方向,才能挑选出适合自身需求的高性价比仪器。
首先要考虑的是选择PMT(光电倍增管)还是CCD(电感耦合器件)。PMT可以提供更高的精确度和更低的检测限,代价是昂贵的价格和相对缓慢的检测速度;CCD可以提供良好的精准度,更加快速,能够同时分析不同波长的光谱。
然后,根据自身预算,决定购买国产还是进口仪器。如果您想选用PMT直读光谱仪,那么就请不要现在国产品牌。选用PMT直读光谱仪说明您对数据准确性、精确度和稳定性要求很高,国产的直读光谱仪偏向于廉价的中低端产品,很难保证高性能。同样,高端CCD直读光谱仪一样建议选用进口品牌。
那么,中低端CCD直读光谱仪该如何选用呢?大多数厂家都提供检测服务,将您的样品寄送给他们,再对比各家的检测结果,是比较好的选择。毕竟要求不那么严苛的时候,性价比是相当重要的决策因素。仪器性能对比中,有两个相当重要的指标,精确度和稳定性。精确度是衡量多次检测同一样品时的数据波动程度,稳定性是衡量间隔较长时间情况下,检测同一样品时的数据波动程度。只有具备高水平的精确度和稳定性,才能保证长期有效的检测。
另外还有用户建议去打样,多打几个点,看数据变化大不大,也就是看仪器的稳定性。只要打的数据偏差不大,仪器准确性也考察了。信噪比,响应波段,响应时间,荧光效应,灵敏度,热噪声,QE量子效率。
其他还建议避免以下误区
仪器选择误区:
1、仅凭用户名单多少,公司成立的历史。
用户多,公司历史悠久只能代表过去。在技术更新飞速发展的今天,选择一个自己中意的产品,关键还是要从多方面综合考虑,比品质,比价格,比售后服务,有条件的话,还是现场考察比较放心一些。
2、不要轻易相信供应商的忽悠。
一些供应商喜欢把自己的产品说的多好多好,而把竞争对手的产品贬低,缺乏事实依据的误导用户。而有些用户由于对直读光谱仪的认知度不够,就轻易相信了供应商的忽悠,最终因为缺乏理性的认知而后悔自己的选择。
某些用户个人认为—不管什么技术,说的都是理论,唯一的印证方式就是实践,进行做样对比!对比的标准,就是自己的适用性,另外用户也要结合考虑到本公司未来的扩展性!