直读光谱仪在分析中的应用
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（2）每月维护 ：仪器激发台防护罩 内部清洁。
（3）每季维护 ：更换真空泵油，清洁 处理真空泵 ；更换或处理辅助电极 ；清 洁透镜（石英窗）；清洁仪器电子板 ；氩 气净化再生。 2. 其他维护（不定期）
（1）检查曲线 ：对曲线的漂移进行 校正。
（2）检查描迹 ：对仪器进行描迹。 （3）检查分光室 ：清洁分光室，清洁
提 示 输 入 新 的 曲 线 名 称，制 出 新 的 工 作 曲线 ；
② 按工作需要选择输出元素的格 式 , 首先选基体元素 ；
③ 按试验和经验确定曲线的工作参 数；
④ 输入标样中各元素的标准值 ； ⑤ 在仪器状态正常的情况下测量标 样 , 得到一组标样测得值 ； ⑥ 用强度对含量进行回归计算，得 出类型标准工作曲线。 （4）绘制曲线 ① 选择合适的标样 ：成分与被分析 试样含量基本相同 ；元素的含量范围应
比分析范围稍宽 ；冶炼过程与被分析试 样相同 ；样品中成分要高度均匀 ；应有 准确的化学结果 ；基本含量应基本稳定 ； 适当考虑第三元素的影响 ；
② 标样选好后开始激发拟合曲线 ； ③ 曲线拟合后要选好高、中、低标试 样，以随时调整由于分析条件变化而造成 的曲线偏移，以保证分析数据的准确性。 3. 光谱试样的制备 为 使 光 谱 分 析 结 果 更 加 准 确，防 止 试样留有夹杂物，将试样用切样机（车床） 切去试样端部 2 毫米勿沾污，待激发。为 满 足 光 谱 分 析 要 求，切 开 的 试 样 应 无 气 孔，无飞边毛刺，表面平整光滑否则会导 致激发室气氛发生变化影响元素含量测 定的准确性。 4. 试样激发的注意事项 试样激发的好坏应观察的几个方
猫 眼 状 ），若 是 白 点 为 扩 散 放 电，则 是 不 合理数据 ；
（2）一般试样激发两次取平均值，看 激发后的内标强度数值两点之间的差距 和两点分析结果之差，若两点超差，则重 新 激 发 试 样，弃 去 激 发 不 好 的 点 取 平 均 值；
（3）是否按时清理激发台、电极和火 花室 ；
（4）电极极距是否测量正确，如测量 不准确会影响分析结果 ；
从绘制的曲线数据可以看出线性较 好 ( 图略 ) 说明曲线绘制是成功的，因此 曲线可准确测定铝中各元素。 6. 用此曲线对 10 炉 AL99.70 试样做分析 见表 2。
AL99.70 控 制 成 分 ：Fe ≤ 0.20% ； Si ≤ 0.10% ；Cu ≤ 0.01 % ；Mg ≤ 0.02% ； Ga ≤ 0.03% ；Zn ≤ 0.03%。
分析方法
1. 分析原理 光 谱 分 析 是 一 种 比 较 法。用 标 准 样
68 世界有色金属 2009年第10期
Forum/论坛
品 制 作 曲 线，根 据 绘 制 曲 线 分 析 被 测 元 素。其工作原理 ：试样被光源激发，经入 射 狭 缝 到 达 光 栅 上 色 散 成 光 谱，作 用 在 光电倍增管上产生光电流（即光能转变为 电能）。通过检测系统，计算机数模转换， 测 出 特 征 谱 线 的 强 度，准 确 求 得 试 样 中 各 元 素 的 含 量。由 计 算 机 程 序 控 制 完 成 分析测量的全部过程。 2. 分析方法简介
表2
样号
20413-1 20413-6 10213-3 10213-4 20415-2 20415-7 20417-3 20417-4 20430-6 20430-7
Fe % 0.12 0.12 0.12 0.12 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
Si% 0.07 0.08 0.08 0.08 0.07 0.07 0.07 0.01 0.07 0.07
（1）用预做的工作曲线分析 使用仪器生产出厂预先制作的分析 工作曲线 , 每班根据实际的分析样品 , 选 择合适的分析工作曲线进行分析 , 分析前 必须进行标准化操作 , 只要标准化成功 , 就 可 以 进 行 试 样 分 析。但 必 须 使 用 仪 器 随机配备的标样来校正，因为进口的标准 化样品昂贵 , 并且很难采购到相同的标准 化样品 , 会给仪器的正常使用带来麻烦 , 我们现在根据待测试样中各元素含量范 围 , 选择与待测试样合金系列相同的、各 元素的含量范围比待测试样中各元素含 量范围宽一些的国产标样在仪器上新建 了工作曲线（类型标准曲线）进行试样分 析。经过验证 , 分析数据准确可靠。隔一 段时间 ( 一个月可 ) 用进口标准化样品对 仪 器 标 准 化 一 次。这 样 大 大 减 少 了 标 准 化次数 , 节约使用进口的标准化样品。 （2）用类型标准工作曲线分析 使用类标曲线 , 每班根据实际的分 析样品 , 选择合适的分析工作曲线进行分 析 , 分析前必须进行类型标准化校正操 作 , 只要校正成功 , 就可以进行试样分析。 也可利用内控标样（工艺接近生产样品 ； 做均匀度检查 ；要有准确的含量值）检查
装 磷 生 铁 试 样 的 元 素 分 析 工 作，年 分 析 样品近 10 万个。光谱仪分析数据的准确 与否都对产品质量有着至关重要的影响。 笔者根据几年对直读光谱仪的日常使用， 积累了实践经验，在分析方法、仪器使用 维护以及仪器简单故障排除，日常异常现 象处理等积累了一些经验和方法，对出现 的问题进行了分析和研究，并得到解决。
注 ：测量值为多次测量的平均值。
Fe% 0.152 0.150 0.002 0.064 0.063 0.001 1.27 1.25 0.02 0.349 0.352 0.003 0.667 0.663 0.004 0.996 0.999 0.003
Cu% 0.0102 0.0100 0.0002 0.0058 0.0060 0.0002 0.093 0.094 0.001 0.049 0.048 0.001 0.053 0.052 0.001 0.024 0.022 0.002
为了保证使光谱仪在分析中得到准 确可靠的结果，应该注意以下几点 ：
仪器概况
1000 毫米 焦距光学装置 ；入射狭缝 20μm ；出 射 狭 缝 35 ～ 100μm ；带 光 谱谱级分选滤光片 ；28 毫米 光电倍增管 ； 连续式真空泵预抽真空型光谱室 ；仪器 自控温系统（±0.1℃）；MBS 201/I 充氩
激发台，孔径 16 毫米 的火花激发台，电 极夹具装置样架 ；光源采用具有高能预 火花能力的 HiRep Ⅱ 高重复率火花激发 光源 400Hz ；3460 型 24 个通道 17 个元 素，MA 型 20 个通道 17 个元素 ；采用 DELL PC 计算机 Windows 2000 操作系 统 Win OE 3.0 分析软件 ；氩气纯度大于 99.996% , 分析输出压强 0.3MPa ；两个 基体 , 即铝基和铁基，预制的工作曲线有 铝基线和铁基线 , 铝基线可分析纯铝及铝 合金 , 铁基线可分析铸铁等。
论坛/Forum
直读光谱仪在分析中的应用
通过几年来的直读光谱仪的分析工作，积累了一些实用的方法和措施，对提高分 析准确度有一定的借鉴意义。
文 | 王改霞
直读光谱仪分析金属试样是现代 企业分析的常见方法之一。随 着科学技术的不断发展，直读 光 谱 仪 在 生 产 实 践 中 所 表 现 出 的 快 速、 准确、精度高等特点，是其它化学分析方 法 无 法 替 代 的，它 的 普 及 推 广 给 传 统 的 冶 金 分 析 带 来 了 一 次 革 命。但 是 直 读 光 谱 仪 毕 竟 包 含 了 比 较 复 杂 的 系 统，在 实 际分析工作使用中难免会出现一些问题。 公 司 的 ARL 3460、ARL MA 型 直 读 光 谱 仪是 2004 年 8 月安装调试后开始使用的， 这两台光谱仪肩负着每天的电解原铝、炉 前 快 分 析、铝 锭 成 品 等 铝 试 样 与 阳 极 组
样 品 在 适 当 制 备 后，固 定 在 激 发 台 的 分 析 架 上，将 它 的 部 分 分 析 表 面 显 露 在电极上方，并用分析面密封火花室。发 生器（也称“光源”）在电极和样品表面间 产 生 周 期 连 续 的 火 花，以 这 种 形 式 分 离 出 电 离 原 子 放 射 出 分 析 用 的 特 征 光。在 规 定 的 积 分 时 间 内，仪 器 把 因 放 电 而 发 射出的光转变成电流在计时器内进行强 度积分，用计算机采集它们的最终值，然 后计算出每个元素的浓度。
Zn % 0.003 0.004 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.004 0.004
光 电 倍 增 管 受 光 窗 口，清 洁 分 光 室 折 射 透镜。
（4）HI 检查
结束语
光 谱 分 析 是 一 种 比 较 法，快 速、准 确。但一些要领掌握不好，分析数据就不 可能准确。要保证分析数据的准确，就必 须 严 格 按 照 光 谱 分 析 要 点，做 好 每 一 步 骤。只有用科学的态度认真去做，才会收 到最佳效果。
仪器维护
1. 日常维护内容与周期 （1）每班维护 ：检查氩气供给系统、
仪器供电系统 ；检查氩气排气管路，保 证废气排放畅通 ；检查火花台冷却水 ； 检查真空泵油标 ；清洁空气过滤网 ；清 理激发台、火花室、绝缘杯（石英杯），更 换或处理电极 ；分析标准样品或控制样 品，检查激发斑点，对仪器进行类型标准 化检查 ；仪器面板清洁。
随着科学技术的不断发展，直读光谱仪在生产实践中所表现出的 快速、准确、精度高等特点，是其它化学分析方法无法替代的， 它的普及推广给传统的冶金分析带来了一次革命。
仪器分析准确性后进行日常分析操作 （3）用 国 产 光 谱 标 样 绘 制 的 工 作 曲
线（类型标准曲线） ① 在运行光谱仪的操作页面中 , 按
Mg% 0.0074 0.0072 0.0002 0.0044 0.0046 0.0002 0.073 0.072 0.001 0.023 0.024 0.001 0.049 0.048 0.001 0.141 0.142 0.001
Ga% 0.0141 0.0142 0.0001 0.0039 0.0041 0.0002 0.020 0.021 0.001 0.029 0.030 0.001 0.039 0.040 0.001 0.050 0.051 0.001
Zn% 0.026 0.027 0.001 0.0043 0.0042 0.0001 0.082 0.084 0.002 0.052 0.051 0.001 0.140 0.139 0.001 0.169 0.168 0.001
69 2009年第10期 世界有色金属
论坛/Forum
面： （1）看激发点是否浓缩放电（黑色熊
表1
编号 E411f E412f E413c E414c E415c E416d
标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差
Si% 0.178 0.177 0.001 0.057 0.058 0.001 1.17 1.18 0.01 0.369 0.370 0.001 0.591 0.590 0.001 0.932 0.931 0.001
（5）氩气纯度是否达到实验要求，若 纯度不够，会造成扩散放电 ；
（6）试样是否磨平，若不平则激发时 漏气，造成扩散放电 ；
（7）试样表面是否光洁，以免造成试 样沾污影响分析结果 ；
（8）是否应该进行 HI 灯描迹。 5. 分析数据
用 西 南 铝 业 标 样 对 硅、铁、铜、镁、 镓、锌 6 元素作曲线，并用此曲线对标样 进行分析 , 其数值见表 1。
元素
Cu %
Mg %
0.001
0.001
源自文库
0.001
0.001
0.001
0.001
0.001
0.002
0.001
0.001
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0.001
0.001
0.001
0.002
0.001
0.002
0.001
0.001
Ga % 0.013 0.013 0.013 0.013 0.012 0.013 0.013 0.012 0.012 0.013
（3）每季维护 ：更换真空泵油，清洁 处理真空泵 ；更换或处理辅助电极 ；清 洁透镜（石英窗）；清洁仪器电子板 ；氩 气净化再生。 2. 其他维护（不定期）
（1）检查曲线 ：对曲线的漂移进行 校正。
（2）检查描迹 ：对仪器进行描迹。 （3）检查分光室 ：清洁分光室，清洁
提 示 输 入 新 的 曲 线 名 称，制 出 新 的 工 作 曲线 ；
② 按工作需要选择输出元素的格 式 , 首先选基体元素 ；
③ 按试验和经验确定曲线的工作参 数；
④ 输入标样中各元素的标准值 ； ⑤ 在仪器状态正常的情况下测量标 样 , 得到一组标样测得值 ； ⑥ 用强度对含量进行回归计算，得 出类型标准工作曲线。 （4）绘制曲线 ① 选择合适的标样 ：成分与被分析 试样含量基本相同 ；元素的含量范围应
比分析范围稍宽 ；冶炼过程与被分析试 样相同 ；样品中成分要高度均匀 ；应有 准确的化学结果 ；基本含量应基本稳定 ； 适当考虑第三元素的影响 ；
② 标样选好后开始激发拟合曲线 ； ③ 曲线拟合后要选好高、中、低标试 样，以随时调整由于分析条件变化而造成 的曲线偏移，以保证分析数据的准确性。 3. 光谱试样的制备 为 使 光 谱 分 析 结 果 更 加 准 确，防 止 试样留有夹杂物，将试样用切样机（车床） 切去试样端部 2 毫米勿沾污，待激发。为 满 足 光 谱 分 析 要 求，切 开 的 试 样 应 无 气 孔，无飞边毛刺，表面平整光滑否则会导 致激发室气氛发生变化影响元素含量测 定的准确性。 4. 试样激发的注意事项 试样激发的好坏应观察的几个方
猫 眼 状 ），若 是 白 点 为 扩 散 放 电，则 是 不 合理数据 ；
（2）一般试样激发两次取平均值，看 激发后的内标强度数值两点之间的差距 和两点分析结果之差，若两点超差，则重 新 激 发 试 样，弃 去 激 发 不 好 的 点 取 平 均 值；
（3）是否按时清理激发台、电极和火 花室 ；
（4）电极极距是否测量正确，如测量 不准确会影响分析结果 ；
从绘制的曲线数据可以看出线性较 好 ( 图略 ) 说明曲线绘制是成功的，因此 曲线可准确测定铝中各元素。 6. 用此曲线对 10 炉 AL99.70 试样做分析 见表 2。
AL99.70 控 制 成 分 ：Fe ≤ 0.20% ； Si ≤ 0.10% ；Cu ≤ 0.01 % ；Mg ≤ 0.02% ； Ga ≤ 0.03% ；Zn ≤ 0.03%。
分析方法
1. 分析原理 光 谱 分 析 是 一 种 比 较 法。用 标 准 样
68 世界有色金属 2009年第10期
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品 制 作 曲 线，根 据 绘 制 曲 线 分 析 被 测 元 素。其工作原理 ：试样被光源激发，经入 射 狭 缝 到 达 光 栅 上 色 散 成 光 谱，作 用 在 光电倍增管上产生光电流（即光能转变为 电能）。通过检测系统，计算机数模转换， 测 出 特 征 谱 线 的 强 度，准 确 求 得 试 样 中 各 元 素 的 含 量。由 计 算 机 程 序 控 制 完 成 分析测量的全部过程。 2. 分析方法简介
表2
样号
20413-1 20413-6 10213-3 10213-4 20415-2 20415-7 20417-3 20417-4 20430-6 20430-7
Fe % 0.12 0.12 0.12 0.12 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
Si% 0.07 0.08 0.08 0.08 0.07 0.07 0.07 0.01 0.07 0.07
（1）用预做的工作曲线分析 使用仪器生产出厂预先制作的分析 工作曲线 , 每班根据实际的分析样品 , 选 择合适的分析工作曲线进行分析 , 分析前 必须进行标准化操作 , 只要标准化成功 , 就 可 以 进 行 试 样 分 析。但 必 须 使 用 仪 器 随机配备的标样来校正，因为进口的标准 化样品昂贵 , 并且很难采购到相同的标准 化样品 , 会给仪器的正常使用带来麻烦 , 我们现在根据待测试样中各元素含量范 围 , 选择与待测试样合金系列相同的、各 元素的含量范围比待测试样中各元素含 量范围宽一些的国产标样在仪器上新建 了工作曲线（类型标准曲线）进行试样分 析。经过验证 , 分析数据准确可靠。隔一 段时间 ( 一个月可 ) 用进口标准化样品对 仪 器 标 准 化 一 次。这 样 大 大 减 少 了 标 准 化次数 , 节约使用进口的标准化样品。 （2）用类型标准工作曲线分析 使用类标曲线 , 每班根据实际的分 析样品 , 选择合适的分析工作曲线进行分 析 , 分析前必须进行类型标准化校正操 作 , 只要校正成功 , 就可以进行试样分析。 也可利用内控标样（工艺接近生产样品 ； 做均匀度检查 ；要有准确的含量值）检查
装 磷 生 铁 试 样 的 元 素 分 析 工 作，年 分 析 样品近 10 万个。光谱仪分析数据的准确 与否都对产品质量有着至关重要的影响。 笔者根据几年对直读光谱仪的日常使用， 积累了实践经验，在分析方法、仪器使用 维护以及仪器简单故障排除，日常异常现 象处理等积累了一些经验和方法，对出现 的问题进行了分析和研究，并得到解决。
注 ：测量值为多次测量的平均值。
Fe% 0.152 0.150 0.002 0.064 0.063 0.001 1.27 1.25 0.02 0.349 0.352 0.003 0.667 0.663 0.004 0.996 0.999 0.003
Cu% 0.0102 0.0100 0.0002 0.0058 0.0060 0.0002 0.093 0.094 0.001 0.049 0.048 0.001 0.053 0.052 0.001 0.024 0.022 0.002
为了保证使光谱仪在分析中得到准 确可靠的结果，应该注意以下几点 ：
仪器概况
1000 毫米 焦距光学装置 ；入射狭缝 20μm ；出 射 狭 缝 35 ～ 100μm ；带 光 谱谱级分选滤光片 ；28 毫米 光电倍增管 ； 连续式真空泵预抽真空型光谱室 ；仪器 自控温系统（±0.1℃）；MBS 201/I 充氩
激发台，孔径 16 毫米 的火花激发台，电 极夹具装置样架 ；光源采用具有高能预 火花能力的 HiRep Ⅱ 高重复率火花激发 光源 400Hz ；3460 型 24 个通道 17 个元 素，MA 型 20 个通道 17 个元素 ；采用 DELL PC 计算机 Windows 2000 操作系 统 Win OE 3.0 分析软件 ；氩气纯度大于 99.996% , 分析输出压强 0.3MPa ；两个 基体 , 即铝基和铁基，预制的工作曲线有 铝基线和铁基线 , 铝基线可分析纯铝及铝 合金 , 铁基线可分析铸铁等。
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直读光谱仪在分析中的应用
通过几年来的直读光谱仪的分析工作，积累了一些实用的方法和措施，对提高分 析准确度有一定的借鉴意义。
文 | 王改霞
直读光谱仪分析金属试样是现代 企业分析的常见方法之一。随 着科学技术的不断发展，直读 光 谱 仪 在 生 产 实 践 中 所 表 现 出 的 快 速、 准确、精度高等特点，是其它化学分析方 法 无 法 替 代 的，它 的 普 及 推 广 给 传 统 的 冶 金 分 析 带 来 了 一 次 革 命。但 是 直 读 光 谱 仪 毕 竟 包 含 了 比 较 复 杂 的 系 统，在 实 际分析工作使用中难免会出现一些问题。 公 司 的 ARL 3460、ARL MA 型 直 读 光 谱 仪是 2004 年 8 月安装调试后开始使用的， 这两台光谱仪肩负着每天的电解原铝、炉 前 快 分 析、铝 锭 成 品 等 铝 试 样 与 阳 极 组
样 品 在 适 当 制 备 后，固 定 在 激 发 台 的 分 析 架 上，将 它 的 部 分 分 析 表 面 显 露 在电极上方，并用分析面密封火花室。发 生器（也称“光源”）在电极和样品表面间 产 生 周 期 连 续 的 火 花，以 这 种 形 式 分 离 出 电 离 原 子 放 射 出 分 析 用 的 特 征 光。在 规 定 的 积 分 时 间 内，仪 器 把 因 放 电 而 发 射出的光转变成电流在计时器内进行强 度积分，用计算机采集它们的最终值，然 后计算出每个元素的浓度。
Zn % 0.003 0.004 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.004 0.004
光 电 倍 增 管 受 光 窗 口，清 洁 分 光 室 折 射 透镜。
（4）HI 检查
结束语
光 谱 分 析 是 一 种 比 较 法，快 速、准 确。但一些要领掌握不好，分析数据就不 可能准确。要保证分析数据的准确，就必 须 严 格 按 照 光 谱 分 析 要 点，做 好 每 一 步 骤。只有用科学的态度认真去做，才会收 到最佳效果。
仪器维护
1. 日常维护内容与周期 （1）每班维护 ：检查氩气供给系统、
仪器供电系统 ；检查氩气排气管路，保 证废气排放畅通 ；检查火花台冷却水 ； 检查真空泵油标 ；清洁空气过滤网 ；清 理激发台、火花室、绝缘杯（石英杯），更 换或处理电极 ；分析标准样品或控制样 品，检查激发斑点，对仪器进行类型标准 化检查 ；仪器面板清洁。
随着科学技术的不断发展，直读光谱仪在生产实践中所表现出的 快速、准确、精度高等特点，是其它化学分析方法无法替代的， 它的普及推广给传统的冶金分析带来了一次革命。
仪器分析准确性后进行日常分析操作 （3）用 国 产 光 谱 标 样 绘 制 的 工 作 曲
线（类型标准曲线） ① 在运行光谱仪的操作页面中 , 按
Mg% 0.0074 0.0072 0.0002 0.0044 0.0046 0.0002 0.073 0.072 0.001 0.023 0.024 0.001 0.049 0.048 0.001 0.141 0.142 0.001
Ga% 0.0141 0.0142 0.0001 0.0039 0.0041 0.0002 0.020 0.021 0.001 0.029 0.030 0.001 0.039 0.040 0.001 0.050 0.051 0.001
Zn% 0.026 0.027 0.001 0.0043 0.0042 0.0001 0.082 0.084 0.002 0.052 0.051 0.001 0.140 0.139 0.001 0.169 0.168 0.001
69 2009年第10期 世界有色金属
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面： （1）看激发点是否浓缩放电（黑色熊
表1
编号 E411f E412f E413c E414c E415c E416d
标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差 标准值 测量值 标准偏差
Si% 0.178 0.177 0.001 0.057 0.058 0.001 1.17 1.18 0.01 0.369 0.370 0.001 0.591 0.590 0.001 0.932 0.931 0.001
（5）氩气纯度是否达到实验要求，若 纯度不够，会造成扩散放电 ；
（6）试样是否磨平，若不平则激发时 漏气，造成扩散放电 ；
（7）试样表面是否光洁，以免造成试 样沾污影响分析结果 ；
（8）是否应该进行 HI 灯描迹。 5. 分析数据
用 西 南 铝 业 标 样 对 硅、铁、铜、镁、 镓、锌 6 元素作曲线，并用此曲线对标样 进行分析 , 其数值见表 1。
元素
Cu %
Mg %
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源自文库
0.001
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0.001
Ga % 0.013 0.013 0.013 0.013 0.012 0.013 0.013 0.012 0.012 0.013