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直讀光譜儀的工作原理及誤差分析

由于我國材料技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)企業(yè)對材料化學(xué)成分的控制要求越來(lái)越高。傳統化學(xué)分析方法速度慢、分析范圍小，極大地制約了材料技術(shù)的發(fā)展。而光電直讀光譜儀具有速度快、準確度高、操作簡(jiǎn)單、分析范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)分析方法無(wú)法比擬的。因此。逐漸受到廣大用戶(hù)的歡迎。

光電直讀光譜儀的測量誤差受很多因素的影響，下面簡(jiǎn)單介紹其工作原理，再對測量誤差進(jìn)行詳細分析。以使廣大使用者更好、更準確地使用光電直讀光譜儀。

一、工作原理

光電直讀光譜儀采用的是原子發(fā)射光譜分析法。工作原理是用電火花的高溫使樣品中各元素從固態(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征譜線(xiàn)，每種元素的發(fā)射光譜譜線(xiàn)強度正比于樣品中該元素的含量，用光柵分光后成為按波長(cháng)排列的光譜，這些元素的特征光譜線(xiàn)通過(guò)出射狹縫射入檢測器，光信號變成電信號，經(jīng)儀器的控制測量系統將電信號積分并進(jìn)行模數轉換，然后由計算機處理并打印出各元素的百分含量。工作原理圖如圖所示。

二、誤差分析

光電直讀光譜儀雖然本身測量準確度很高。但測定試樣中元素含量時(shí)，所得結果與真實(shí)含量通常不一致，存在一定誤差，并且受諸多因素的影響，有的材料本身含量就很低。下面就誤差的種類(lèi)、來(lái)源及如何避免誤差進(jìn)行分析。

根據誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生原因。誤差可分為系統誤差、偶然誤差、過(guò)失誤差及其他誤差等。

1、系統誤差的來(lái)源

(1)標樣和試樣中的含量和化學(xué)組成不完全相同時(shí)?？赡芤?strong style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">基體線(xiàn)和分析線(xiàn)的強度改變，從而引入誤差。

(2)標樣和試樣的物理性能不完全相同時(shí)，激發(fā)的特征譜線(xiàn)會(huì )有差別從而產(chǎn)生系統誤差。

(3)澆注狀態(tài)的鋼樣與經(jīng)過(guò)退火、淬火、回火、熱軋、鍛壓狀態(tài)的鋼樣金屬組織結構不相同時(shí)，測出的數據會(huì )有所差別。

(4)未知元素譜線(xiàn)的重疊干擾，如熔煉過(guò)程中加入脫氧劑、除硫磷劑時(shí)，混入未知合金元素而引入系統誤差。

要消除系統誤差，必須嚴格按照標準樣品制備規定要求，為了檢查系統誤差，就需要采用化學(xué)分析方法分析多次校對結果。

2、偶然誤差的來(lái)源

與樣品成分不均勻有關(guān)的誤差。因為光電光譜分析所消耗的樣品很少，樣品中元素分布的不均勻性、組織結構的不均勻性。導致不同部位的分析結果不同而產(chǎn)生偶然誤差。主要原因如下:

(1)熔煉過(guò)程中帶入夾雜物，產(chǎn)生的偏析等造成樣品元素分布不均。

(2)試樣的缺陷、氣孔、裂紋、砂眼等。

(3)磨樣紋路交叉、試樣研磨過(guò)熱、試樣磨面放置時(shí)問(wèn)太長(cháng)和壓上指紋等因素。

要減少偶然誤差，就要精心取樣，消除試樣的不均勻性及試樣的鑄造缺陷，也可以重復多次分析來(lái)降低分析誤差。

3、其他因素誤差及如何避免

(1)氬氣不純。當氬氣中含有氧和水蒸氣時(shí)，會(huì )使激發(fā)斑點(diǎn)變壞。如果氬氣管道與電極架有污染物排不出去，分析結果會(huì )變差。

(2)試樣表面要平整，當試樣放在電極架上時(shí)。不能有漏氣現象。如有漏氣，激發(fā)時(shí)聲音不正常。

(3)樣品與控制標樣的磨紋粗細要一致。不能有交叉紋，磨樣用力不要過(guò)大，而且用力要均勻，用力過(guò)大。容易造成試樣表面氧化。

(4)對高鎳鉻鋼磨樣時(shí)，要使用新砂輪片磨樣，磨紋操作要求更嚴格。

(5)試樣不能有偏析、裂紋、氣孔等缺陷，試樣要有一定的代表性。

(6)電極的頂尖應具有一定角度。使光軸不偏離中心，放電間隙應保持不變。否則聚焦在分光儀的譜線(xiàn)強度會(huì )改變。多次重復放電以后。電極會(huì )長(cháng)尖，改變了放電間隙。激發(fā)產(chǎn)生的金屬蒸氣也會(huì )污染電極。所以必須激發(fā)一次后就用刷子清理電極。

(7)透鏡內表面常常受到來(lái)自分析時(shí)產(chǎn)生金屬蒸氣的附著(zhù)，使透過(guò)率明顯降低。對波長(cháng)小于200nm的碳、硫、磷譜線(xiàn)的透過(guò)率影響更顯著(zhù)，所以聚光鏡要進(jìn)行定期清理。

(8)出射狹縫的位置變化受溫度的影響最大。因此保持分光室內恒溫30°C很重要。還要求室內溫度保持一致，使出射狹縫不偏離正常。

(9)室內溫度的升高會(huì )增加檢測器的暗電流。降低信噪比。濕度大容易導致高壓元件發(fā)生漏電、放電現象。使分析結果不穩定。

以上對光電直讀光譜儀的工作原理、測量誤差進(jìn)行了分析。指出了影響分析結果準確性的原因及誤差的性質(zhì)和來(lái)源。希望能更好地指導企業(yè)生產(chǎn)。進(jìn)而更好的發(fā)揮光電直讀光譜儀的使用效果。

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以上分享希望對大家有所幫助