直读光谱仪广泛应用于铸造,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。直读光谱仪,即原子发射光谱仪,市场对钢铁检测有巨大的需求,也促进了相关检测仪器的发展。
六十年代光电直读光谱仪,随着计算机技术的发展开始迅速发展,由于计算机技术的发展,电子技术的发展,电子计算机的小型化及微处理机的出现和普及,成本降低等原因、于上世纪的七十年代光谱仪器几乎100%地采用计算机控制,这不仅提高了分析精度和速度,而且对分析结果的数据处理和分析过程实现自动化控制。
直读光谱仪品种分类
直读光谱仪品种分为火花直读光谱仪,光电直读光谱仪,原子发射光谱仪,原子吸收光谱仪,手持式光谱仪,便携式光谱仪,能量色散光谱仪,真空直读光谱仪,直读光谱仪分为台式机和立式机。
直读光谱仪和ICP都属于发射光谱分析仪器,区别在于他们的激发方式不同,ICP中文名字是电感耦合等离子体,是通过线圈磁场达到高温使样品的状态呈等离子态然后进行测量的,而直读光谱仪一般采用电火花,电弧或者辉光放电的方式把样品打成蒸气进行激发的,在效果上ICP要比直读光谱仪器的检出限小,精度高,但是在进样系统上要求非常严格,没有好的进样系统就只能做溶液样品.部分国外先进的ICP可以做固体样品,例如热电ICP。
特点:
直读光谱仪具有以下特点。
①自动化程度高、选择性好、操作简单、分析速度快,可同时进行多元素定量分析。从炉中取的样品只要打磨掉表面氧化层,固体样品即可放在样品台上激发,免去了化学分析钻取试样的麻烦。对于铝及铜、锌等有色金属样品而言,可用小车床车铣去表面氧化层,从预燃样品到得到最终的分析结果仅需20~30s,速度非常快,有利于冶炼控制,降低成本。特别是对那些容易烧损的元素,更便于控制其最后的成分。样品中所有分析元素(几个甚至几十个)可以一次同时分析出来。
②元素测试范围宽,由于PMT或半导体检测器对信号的放大能力很强,对于强度不同的谱线可以选用不同的方法倍率的PMT或固体检测器(在使用不同谱线的情况下相差4个数量级,比如普碳钢中的铬含量一般为万分之一水平,而不锈钢中的铬元素含量在10%以上)。因此可以采用同一分析条件对样品中含量相差悬殊的很多元素从高含量到痕量可同时进行测定。
③分析精度高,能有效控制产品的化学成分,可见昂贵的合金成分控制到产品规格的中下限,仪节省相应合金的消耗。
④检测限低。直读光谱法的灵敏度与光源性质、仪器状态、试样组成及元素性质等均有关。一般对固体金属、合金采用火花源时,检出限可达0.1~10ug/g,对C、S、P等非金属元素也具有较好的检出限
⑤在某些条件下,可测定元素的存在方式,如测定钢铁中酸溶铝、酸不熔铝等。
⑥测量范围广,几乎所有金属材料都可以检测,检测的基体有铁基、铝基、铜基、钴基、钛基、镁基、锌基、铅基、锡基、金基、银基铂基、钌基等。
不足之处在于,直读光谱分析仍是一种相对分析方法,试样组成、结果状态、激发条件等难以完全控制,一般需用一套基体成分基本相同的标准样品进行匹配,有些情况下标准样品的获得几乎不可能的,因此使直读的分析应用受到一定限制;对元素的价态测量无能为力,有待于与其他分析方法配用;它是一种表面分析仪器,仅能分析金属表面1mm以内的样品,适合于均相样品检测对元素含量分布不均的样品(如偏析),若需要得到能够代表样品的检测结果只能在样品前处理方面变通,比方说样品钻屑后在保护气氛下重新熔融制成均匀性试样等,往往用在它不是一种仲裁分析方法,一旦贸易双方对货物的品质有疑义,需要采用其他方法获得最终结果。
火花直读光谱仪适合压铸、熔铸,钢铁或有色金属行业的炉前金属分析的要求,及金属成分的快速定量分析,进、出厂材料检验以及汽车、机械制造等行业的金属材料分析。进行炼炉前的快速分析以及中心实验室的产品检验,可以用于多种基体分析:Al,Pb,Mg,Zn,Sn,Fe,Co,Ni,Ti,Cu等。
光电直读光谱仪具有以下优点:
1、炉中取的样品只要打磨掉表面氧化皮,固体样品即可放在样品台上激发,免去了化学分析钻取试样的麻烦。对于铝及铜、锌等有色金属样品而言,可用小车床车去表面氧化皮即可。
2、从样品激发到计算机报出元素分析含量只需20-30秒钟,速度非常快,有利于缩短冶炼时间,降低成本。特别是对那些容易烧损的元素,更便于控制其最后的成份。
3、样品中所有要分析的元素(几个甚至十几个)可以一次同时分析出来,对于牌号复杂的产品,要求分析元素愈多愈合算,经济效益好。
4、分析精度非常高,可以有效控制产品的化学成份,保证它能符合国家标准的规格,甚至可将合金成份控制到规格的中下限,以节省中间合金或铁合金的消耗。
5、分析数据可以从计算机打印出来或存入软盘中,作为永久性记录。
从技术角度来看光电光谱分析,可以说至今还没有比它能更有效的用于炉前快速分析的仪器。所以世界上冶炼、铸造以及其他金属加工企业均竞相采用这类仪器成为一种常规分析手段,从保证产品质量,及经济效益等方面,它是十分有利的分析工具。
光电直读光谱仪是分析黑色金属及有色金属成份的快速定量分析仪器。广泛应用于冶金、机械及其他工业部门,进行冶炼炉前的在线分析以及中心实验室的产品检验,是控制产品质量的有效手段之一。可以用于多种基体分析:Al,Pb,Mg,Zn,Sn,Fe,Co,Ni,Ti,Cu等,共五十多种元素。
一、光电直读光谱仪工作原理:
基本原理:任何物质都是由元素组成的,而元素又都是由原子组成的,原子是由原子核和电子组成,每个电子都处在一定的能级上,具有一定的能量,在正常状态下,原子处在稳定状态,它的能量最低,这种状态称基态。当物质受到外界能量(电能和热能)的作用时,核外电子就跃迁到高能级,处于高能态(激发态)电子是不稳定的,激发态原子可存在的时间约10-8秒,它从高能态跃迁到基态,或较低能态时,把多余的能量以光的形式释放出来。
仪器工作原理:组成物质的各种元素被光源激发,会发射出各个元素特征光谱。光谱的谱线强度与所属元素的含量有一定的函数关系,如测出各元素谱线的强度值,就可以计算出该元素在物质中的含量。
二、光电直读光谱仪的特点:
1、仪器的核心部件全部进口,提高了仪器的稳定性和可靠性。
2、仪器采用国外先进的激发光源技术,自行设计出高能量、高稳定的激发光源,满足超高含量及痕量的分析。
3、仪器采用整体出射狭缝技术,便于选择通道和调整。
4、仪器光电倍增管高压由计算机直接控制,软件调整,提高了通道的利用率。
5、仪器设有自动恒温系统,解决了环境温度变化对光学系统的影响。
6、仪器多国语言的操作软件、灵活的配置,使仪器更具有人性化的理念。