直读光谱仪基础知识培训

直读光谱仪的分析原理
玻尔理论是光谱分析基本理论 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，把多余的能量以光的形式释放出来. 因为每一种元素的基态是不相同的，激发态也是不一样的， 所以发射的光子是不一致的，也就是波长不相同的。依据波 长入可以决定是那一种元素，这就是光谱的定性分析。另一 方面谱线的强度是由发射该谱线的光子数目来决定的，光子 数目多则强度大，反之则弱，而光子的数目又和处于基态的 原子数目所决定，而基态原子数目又取决于某元素含量多少， 这样，根据谱线强度就可以得到某元素的含量。
直读光谱仪的分析原理
直读光谱仪的分析原理：样品经车床加工后，通过 固定激发台的分析架使样品将火花室密封，并将车 光的表面覆盖在电极上方。用电弧（或火花）的高 温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射 出各元素的特征波长，用光栅分光后，成为按波长 排列的“光谱”，这些元素的特征光谱线通过出射 狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号， 经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模/数转 换，然后由计算机处理，并打印出各元素的百分含 量。
现今主要光谱仪生产厂家
瑞士ARL应用研究实验室公司 日本岛津 德国斯派克分析仪器公司 英国阿朗（ARUN） 中国北京第二光学仪器厂 我公司采用瑞士ARL应用研究实验室公司的
ARL3460型直读光谱仪
直读光谱仪用途
直读光谱仪的用途： 用于定量测定金属样品中化学元素的浓度。 最适用
于日常生产控制，质量管理和特殊分析研究。 直读 光谱仪不仅在分析钢中氮，铜中氧和有色金属中痕 量元素方面具有新的突破，而且在连续分析情况下 可以较长时间不做仪器标准化。
为了避免空气对氩气管道的污染而降低氩 气纯度，因此，平时不做分析时，常规光 谱仪氩气管道中也保持0．5—1升／分钟 的氩气流量，称之谓静态氩冲洗火花室。
直读光谱仪分析环境
直读光谱仪的供电电源：有ACl98—240V50HZ的单相电源， 供光谱仪使用3KVA。还有AC380V的电源供空调机。
为了保证仪器的分析精度、输入试验室的电源应该接在交流 稳压器上，其输出电压接到直接光谱仪器上。
光谱仪的发展历程
1859年克希霍夫和本生为了研究金属的光谱自己设计和制造 了一种完善的分光装置，这个装置就是世界上第一台实用的 光谱仪器，从而建立了光谱分析的初步基础。
1882年，罗兰发明了凹面光栅，即是把划痕直接刻在凹球面 上。凹面光栅实际上是光学仪器成象系统元件的合为一体的 高效元件，凹面光栅的问世不仅简化了光谱仪器的结构，而 且还提高了它的性能。
直读光谱仪分析环境
仪器的周围环境：尽量防尘 防震。 温度允许范围：16-30摄氏 度,每小时变化不超过5摄氏 度。 湿度允许范围：20-80%。 鉴于温湿度的要求，直读光 谱室就要求有空调及除湿机 （南方比较潮湿，空调可能 达不到除湿要求）。 光谱分析室还需要有温湿度 计，用来测室内温湿度是否 达到要求。
直读光谱仪优点
炉中取的样品只要车除氧化皮，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。
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。
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。
直读光谱仪分析环境
氩气的供给纯度必须达到99．999％以上。 氩气管道尽量靠直读光谱仪近些。如果纯 度不够，必须选购氩气净化装置连接在气 路中。
氩气的作用是保护钨电极，一般光谱分析 时由于瞬间电压高，电流大，激发温度高， 如果氩气纯度不够，对钨电极就会损伤， 一些高熔点的物质如硅等就激发不充分， 在金属表面就会有很多白，造成检测数据 不准。氩气不纯，可能导致透镜污染氩气 的流量和压力决定Ar气对放电表面的冲击 力，必须适当。
接好地线，保证人身安全操作。为了防止电干扰，仪器应接 地保护，设地线一根，接地电阻小于6欧姆。
地线建议使用直径80mm以上，长度2m以上的铜管或铜棒作 为接地导体。埋设时，接地导体的周围加适量食盐和木炭。 随仪器带的地线线缆应连接在接地导体上。引入仪器时尽量 减少弯曲。必须弯曲时，曲率半径尽可能大些。
1928年以后，由于光谱分析成了工业的分析方法，光谱仪 器得到迅速的发展，一方面改善激发光源的稳定性，另一方 面提高光谱仪器本身性能。
六十年代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。
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。
分析数据可以从计算机打印出来或存入软盘中，作为永 久基本结构
光谱仪的基本结构
光谱仪的基本结构
直读光谱仪日常保养
日常维护 除了“激发完毕样品后，用电极刷清刷电极和用口罩擦净样品台” 还有以下几项： 1.每三天要清理火花室。 2.每天要观察真空泵运行情况和油位，要及时添加、更换。 3.每天要观察冷却水泵运行情况和水位，要及时添加、更换。 4.每周要清理一次氩气回路及过滤器。 5.每月要清理一次绝缘体和火花架。 6.每月至少要做一次全标准化。 7.每三个月要作一次描迹，调整光路系统。 8.还要定期清洗风扇滤尘器和废气过滤桶内的滤芯。 9. 定期清洁电子柜、光源箱的每一块电路板和母板上的灰尘，并检查它 与母板的接触是否良好。
直读光谱仪的分析原理
特征波长：波在一个振动周期 内传播的距离。它可以用相 邻两个波峰或波谷之间的距 离来表达称之为波长（如左 图所示）。每种元素从激发 态跃迁到基态所发射出光的 波长是不同的，称为这种元 素特征波长。
光电倍增管 ：可将微弱光信 号通过光电效应转变成电信 号并利用二次发射电极转为 电子倍增的电真空器件。
直读光谱仪基本知识原理
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理
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识
光谱的起源
光谱起源于17世纪，1666年物理学家牛顿第 一次进行了光的色散实验。他在暗室中引入 一束太阳光，让它通过棱镜，在棱镜后面的 白屏上，看到了红、橙、黄、绿、兰、靛、 紫七种颜色的光分散在不同位置上——即形 成一道彩虹。这种现象叫作光谱．这个实验 就是光谱的起源 。
我国光谱仪发展历程
1958年开始试制光谱仪器，生产了我国第一 台中型石英摄谱仪，大型摄谱仪，单色仪等。 59年上海光学仪器厂，63年北京光学仪器厂 开始研究刻制光栅，63年研制光刻成功。 1966—1968年北京光学仪器厂和上海光学仪 器厂先后研制成功中型平面光栅摄谱仪和一 米平面光栅摄谱仪及光电直读头。1971— 1972年由北京第二光学仪器厂研究成功国内 第一台WZG—200平面光栅光量计，结束了 我国不能生产光电直读光谱仪的历史。
直读光谱仪的分析原理
光栅：也称衍射光栅。是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解 为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭 缝(刻线)的平面玻璃或金属片。光栅的狭缝数量很大，一般 每毫米几十至几千条。单色平行光通过光栅每个缝的衍射和 各缝间的干涉，形成暗条纹很宽、明条纹很细的图样，这些 锐细而明亮的条纹称作谱线。谱线的位置随波长而异，当复 色光通过光栅后，不同波长的谱线在不同的位置出现而形成 光谱