光谱分析技术在材料检测中的探讨

光谱分析技术在材料检测中的探讨

摘要：本文探讨了光谱分析的定义、工作原理、检测目的、检测方法、对仪器特征进行了分析，对材质特征及功用进行了论述，对以后材质分析工作需要注意的事项给出了一些建议。

关键词：光谱分析材料检测检测方法材质特征

一、光谱分析的定义

光谱分析是一种根据光谱的波长和强度进行化学组分分析的方法。由于每种元素都有其特定原子结构，对其施加一定能量它就会在光谱上表现出不同的波长，而每种元素只能发射其特征谱线，就能够把元素名称鉴定出来；在一定范围内利用光强与分析样品的元素含量成正比就能测出合金样品的组成含量。

二、工作原理

原子发射光谱法（aes）是根据物质中不同原子受激发后，产生不同的特征光谱来确定其组成的分析方法。

光电法光谱分析是把激发试样所获得的复合光通过入射狭缝射在分光原件上，被色散成光谱，以光电转化系统进行光电转换并检测谱线强度而求得试样中各待测元素的含量。光电法光谱分析是一种原子发射光谱分析方法。

x射线荧光光谱分析（xrfa）是一种非破坏性的仪器分析方法。它是由x射线管发出的一次x射线激发样品，使样品所含元素辐射特征荧光x射线，即二次x射线，根据谱线的波长和强度对被测样品中的元素进行定性和定量分析。

三、检测目的

1.分析元素含量，确定材质名称（牌号），判定与名义材质是否一致，与标准是否相符，从而判定出材质是否合格。

2.材质种类区分，混料区分，名义材质不详的材质判定，提供元素含量。

四、检测方法

五、仪器特征

1.spectro test ccd光谱分析仪的特征

spectro test ccd光谱分析仪是一台移动式金属分析仪，采用原子发射光谱法原理，具有模块化的分析系统，部件精巧且能快速拆装，易于维修和保养。激发光源采用电火花光源，检测系统采用光电法电感耦合器件（ccd），所使用的保护气体——氩气纯度是

99.999 %或99.9992 %。

此仪器还具有如下特征：分析速度快，准确度高，适用的波长范围广，适用的浓度范围广，样品用量少，仪器设备昂贵，分析费用高，对分析任务变化的适应能力较差，仪器的局部光学系统或整个仪器需置于恒温环境中，过度依赖于标准样品，样品的形状受到限制。

2.niton xlt xrf合金分析仪的特征

niton xlt xrf合金分析仪是一种高性能的、可便携的x射线荧光（xrf）合金分析仪，采用一体化触摸屏，用户界面先进、直观、操作方便，具有热交换功能的充电电池，允许长时间连续工作，更

快的分析速度，接近实验室水平的分析精度。并且具有灵活小巧可以手持的特点，带人性化的手柄和分析速度更快、分析精度更高的x射线管激励源，开辟了手持式xrf分析的新领域，同时极大地减少了同位素源系统由于自然衰减所需经常开机自动校准工作，并且运输、保管更加方便。

另外还具有如下特征：分析速度快，能分析各种状态和各种形状的样品，非破坏性分析，谱线不受状态的影响，分析元素范围广，分析范围广，分析精度高，重现性好，谱线简单易进行定性分析，可进行薄膜的组分和厚度的分析，易于实现自动化及在线分析。

六、材质特征及功用

1.杂质元素对钢材性能的影响

钢中最常见的杂质元素有锰、硅、硫、磷。在炼铁、炼钢过程中，由于矿石和焦炭含杂质以及脱氧等原因，钢中难免带入一些杂质元素，如锰、硅、硫、磷等。这些常见的杂质元素对钢的性能有一定的影响。

1.1锰本身是有益元素，锰原子溶于a-fe中形成置换固溶体，对钢有一定的强化作用；溶于渗碳体中形成合金渗碳体。锰在钢中作为杂质元素时，其含量（mn %）小于0.8 %。

1.2硅也是作为脱氧剂加入钢中的。硅溶于a-fe中，也有一定的强化作用。硅作为杂质元素时，其含量（si %）小于0.5 %，故它对钢的性能的影响也不显著。

1.3硫主要是在炼铁过程中由焦炭带入钢中的。硫在a-fe中溶解

度极小，在钢中以fes的形式存在，fes塑形很差，使钢变脆，所以要严格控制硫含量，避免热脆性。

1.4磷是由矿石带入钢中的，一般能全部溶于铁素体中，使铁素体强化，从而使钢的强度、硬度显著增加。磷在强化钢的同时，还使钢脆化，即降低钢的塑性和韧性，产生“冷脆性”，使钢的冷加工性能和焊接性能变坏。

2.合金元素在钢中的作用

铁素体和渗碳体是碳钢中的两个基本相，合金元素加入钢中时，可以溶于铁素体内，也可以溶于渗碳体内。

2.1形成合金铁素体。硅、锰显著提高铁素体的硬度和强度，对韧性的影响不大；铬、镍这两个元素，在适当的范围内，不但可以提高铁素体的硬度和强度，而且能提高其韧性。

2.2形成碳化物。锰是弱碳化物形成元素，与碳的亲和能力比铁强，溶于渗碳体中，形成合金渗碳体，这种碳化物的熔点较低、硬度较低、稳定性较差；铬、钼、钨属于中强碳化物形成元素，既能形成合金渗碳体，又能形成各自的碳化物，这些碳化物的熔点、硬度、耐磨性以及稳定性都比渗碳体高；铌、钒、钛是强碳化物形成元素，它们在钢中优先形成特殊碳化物，它们的稳定性最高，熔点、硬度和耐磨性也最高。

七、建议

1.建议采取对仪器加强保护，避免恶劣环境作业，尽量减少环境因素的影响。

2.建议通过多次激发，并同时提高操作人员的技术与操作熟练程度。

3.建议经过标准化处理，多打几次标钢，增加打磨时间，多取几个位置测量，综合平均值，然后再下结论。