直讀光譜儀在鉛合金分析中的應用（ZT）

一、直讀光譜儀的慨況

原子發(fā)射光譜分析的原理是用電?。ɑ蚧鸹ǎ┑母邷厥箻悠分性貜墓虘B(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出元素的特征波長(cháng)，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，射入各自的光電倍增管，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，并得出元素的百分含量。從以上原理可以看出原子發(fā)射光譜分析，有其適合于配合鋅合金廠(chǎng)爐前分析的優(yōu)點(diǎn)，其特點(diǎn)如下：

1.  爐中取的樣品只要打磨掉表面氧化皮，固體樣品放在樣品臺上激發(fā)，免去了化學(xué)分析鉆取試樣的麻煩。對于鋁及銅、鋅等有色金屬樣品而言，可用小車(chē)床車(chē)去表面氧化皮。

2.  從樣品激發(fā)到計算機報出元素分析含量需20-30秒鐘，速度快，縮短冶煉時(shí)間，成本降低。是對那些容易燒損的元素，更便于控制其成份。

3.  樣品中要分析的元素（幾個(gè)甚至十幾個(gè)）可以一次同時(shí)分析出來(lái)，對于牌號復雜的產(chǎn)品，要求分析元素越多越合算，經(jīng)濟效益好。

4.  分析精度高，可以控制產(chǎn)品的化學(xué)成份，它能符合國家標準的規格，甚至可將合金成份控制到規格的中下限，以節省中間合金或鐵合金的消耗。

5.  分析數據可以從計算機打印出來(lái)或存入軟盤(pán)中，作為記錄。

二、直讀光譜分析條件的選擇

1、 光源參數

    發(fā)射光譜分析的準確度和靈敏度和光源的條件密切相連。而只有對光源條件進(jìn)行試驗后，才能確定選擇出鋅合金的分析條件。電容、電感、電阻這三個(gè)電學(xué)參數對分析元素的再現性是很重要的?，F在我們使用的直讀分析儀的光源參數，生產(chǎn)廠(chǎng)已調整好了，因此可改變的參數就是放電次數。

2、電極間距的選擇

    激發(fā)對電極間距的大小對分析精度是有很大影響的，電極間距過(guò)大穩定性差，又難于激發(fā)，精度差。電極間距較小，固然激發(fā)容易，可是隨著(zhù)放電次數的增加，輔助電極凝聚物質(zhì)增加，容易造成長(cháng)尖使得間距變小，這樣也會(huì )影響分析精度，向距變化敏感的分析元素分析精度更差。所以電極間距不能過(guò)大也不能過(guò)小，一般分析間隙采用4-5毫米。

3、 氬氣流量的選擇

    發(fā)射光譜分析的準確度和靈敏度與分析間隙中的激發(fā)氣氛有很大關(guān)系?；鸹ㄊ抑械目諝?主要是O2，N2和水蒸汽)對紫外光有強烈的吸收作用，使譜線(xiàn)的強度變弱，分析靈敏度下降，同時(shí)在激發(fā)過(guò)程中由于選擇性氧化，產(chǎn)生第三元素的影響，也使分析再現性變差。激發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的大量金屬蒸汽，容易污染聚光鏡和火花室，也會(huì )影響分析精度。為了在分析合金元素時(shí)避免空氣的影響，激發(fā)放電過(guò)程要在惰性氣體氬氣氣氛中進(jìn)行。同時(shí)激發(fā)過(guò)程中生成的金屬蒸氣排出火花室。氬氣的流量、壓力不僅需要合適而且要穩定。否則會(huì )得不到分析結果。氬氣流量小，不能排除火花室中的空氣和試樣激發(fā)分解出來(lái)的含氧化物結果會(huì )引起擴散放電，因此氬氣流量不能過(guò)小。氬氣流量過(guò)大，使激發(fā)樣品的火花產(chǎn)生跳動(dòng)，同時(shí)造成費氬。一般大流量沖洗為5-8升／分，激發(fā)流量3-5升／升，惰性流量為0.5升／分～1升／分。

4、激發(fā)電極的選擇

    發(fā)射光譜分析用的激發(fā)電極種類(lèi)很多，有碳，銅、鋁、鎢、銀…根據分析方法、分析對象而選用不同的激發(fā)電極。選擇的原則是要較好的分析精密度。被分析的元素不應在激發(fā)電極材料中。電侵蝕要小。在光電光譜分析時(shí)，還要能連續多次使用，以便增加分析速度。但用單向放電的激發(fā)光源，在放電時(shí)激發(fā)電極易被侵蝕，因此采用鎢棒作激發(fā)電極，用鎢電極一般不容易長(cháng)尖，一般可連續使用數百次也不要清理電極一次。

5、內標元素線(xiàn)的選擇

    對于分析任務(wù)不同，選擇的內標元素也是不同。分析鋅合金時(shí)，我們采用鋅為內標元素。分析鎳合金時(shí)，采用鎳為內標元素。分析鋁合金時(shí)，采用鋁為內標元素。 生產(chǎn)廠(chǎng)家根據用戶(hù)的生產(chǎn)任務(wù)可以配置好幾個(gè)內標元素，就可以分析不同基體的生產(chǎn)任務(wù)。

三、對光譜標樣的具體要求

光電直讀光譜分析是利用工作曲線(xiàn)來(lái)測定試樣中元素的含量的。只有在工作曲線(xiàn)能準確反映樣品中元素含量與譜線(xiàn)強度之間關(guān)系，才能得到準確的分析結果，標樣質(zhì)量的好壞，直接影響工作曲線(xiàn)位置的確定，從而影響分析的準確度。為此對標準樣做如下具體要求。

1．組成標樣的各元素的含量要準確，化學(xué)定值結果要準確。

2．標樣中的各組成分要分布均勻?；瘜W(xué)成分的均勻性和光譜均勻性要好。

3．標樣和分析試樣的組成要基本一致。

4．標樣與分析試樣的組織結構力求一致。

5．一套標樣中分析元素的含量范圍應比需要分析的含量范圍寬。在各號標樣中的內標元素含量變化要小。

6．組成一套標樣的分析元素含量要有良好的均勻分布性。

7．標樣的形狀尺寸與分析試樣相似。

8．曲線(xiàn)標樣經(jīng)激發(fā)以后，成線(xiàn)性要非常好。

四、 分析試樣及其制備

分析試樣及其制備工作是光譜實(shí)驗室基礎重要的工作之一。一個(gè)分析結果是否有意義(即是否能夠正確判定產(chǎn)品質(zhì)量或指導生產(chǎn))，直接取決于試樣是否有代表性，為了使分析試樣有代表性，重視取樣和制備兩個(gè)方面的工作。如果取樣和加工制備存在問(wèn)題，得出錯誤的分析結果，甚至導致產(chǎn)品成批報廢和原材料的浪費，給公司財產(chǎn)造成不應有的損失。因此每一個(gè)分析工作者都重視試樣的取樣和制備工作。一般規定：

①鋅液取樣之前，進(jìn)行充分的攪拌，使鋅中各元素分布均勻，有充分的代表性。

②使用取樣鋼模要求清潔，防止其他雜質(zhì)帶入試樣模中，造成分析結果不準確。

③制樣工作者要認真遵守制樣規程和設備維護，安全使用規程等。保障試樣加工的質(zhì)量，把好分析檢驗的第一關(guān)。

④ 制備試樣都防止油污，灰塵和其它雜質(zhì)帶人試樣，因此所用工具、設備和環(huán)境等都保持整潔。

⑤鋅樣用車(chē)床加工后，試樣內部應無(wú)氣孔、裂紋、夾渣等；如有嚴重的缺陷應該重新取樣。

⑥ 試樣收發(fā)要按規定進(jìn)行，制備過(guò)程應按編爐號順序進(jìn)行，加工完的塊狀樣品均須貼標簽并注明牌號，爐號，爐次，日期，次數，分析班次等，為了便于復驗，剩余試樣保存三個(gè)月。

五、選擇分析條件

為了保障分析結果的準確，在日常工作中，應選擇分析條件。

1．選擇室內溫度條件、濕度條件和氬氣純度。

2．選擇光源的準確放電參數。

3．電極的清理。

4．日常的標準化工作。標準樣品工作。

5．測光精度。

六、曲線(xiàn)標準化

工作曲線(xiàn)受很多因素的影響，這些影響往往會(huì )造成曲線(xiàn)的移動(dòng)。造成曲線(xiàn)移動(dòng)的因素很多，透鏡受到污染形成涂層而引起、激發(fā)過(guò)程中電極長(cháng)尖現象，氬氣流量，壓力、純度的變化等原因也能造成曲線(xiàn)的漂移。為了把標準曲線(xiàn)恢復到原來(lái)工作曲線(xiàn)上來(lái)，需要用標準化樣品對儀器進(jìn)行標準化校正。通常在每天分析前需要進(jìn)行標準化，即使儀器性能穩定，每天至少也要進(jìn)行標準化，通常每8小時(shí)標準化進(jìn)行一次。

七、 分析誤差及其分類(lèi)

應用光電直讀光譜分析方法測定試樣中元素含量時(shí)，所得結果與真實(shí)含量通常是不一致的，總是存在著(zhù)誤差和偏差。這里所講的誤差是指每次測量的數值與真值之間的差值。而偏差是指每次測得的數值與多次測量平均值之差。根據誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生原因，誤差可分為：系統誤差(恒定誤差)、偶然誤差(隨機誤差)和過(guò)失誤差三種。我們在工作中要盡量避免這些誤差的的存在，盡可能的使誤差最小化。

八 誤差的主要原因

1．氬氣不純：當氬氣中含有氧和水蒸汽時(shí)，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，或有泄漏時(shí)，分析結果變差。

2．試樣要求表面平整，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)試樣的聲音不正常。激發(fā)斑點(diǎn)變白。

3．分析樣品與控制標樣的車(chē)紋粗細要一致，不可有交叉紋，車(chē)樣用力不要過(guò)大，而且用力要均勻，一定要堅持最后一刀是自動(dòng)刀，最后一刀不要太厚，太厚會(huì )使樣品溫度過(guò)高，分析結果會(huì )不準確。

4．試樣不能有偏析、裂紋、氣孔等缺陷，試料要有代表性。

5．電極的頂尖應當具有角度使光軸不得偏離中心。放電間隙應當保持不變，否則聚焦在分光儀的譜線(xiàn)強度會(huì )改變。

6．出射狹縫的位置變化受溫度的影響大，因此保持分光室內的恒溫系統32C±0.1C很重要還要求室內保持溫度相同，使出射狹縫很難偏離。

7．電源電壓變化容易引起激發(fā)單元的放電電壓的改變，電源電壓要求10%以?xún)取?/span>

8．溫度和濕度的變化。室內溫度的增加會(huì )增加光電倍增管的暗電流、降低信／噪比。濕度大容易產(chǎn)生高壓元件的漏電、放電現象，使分析結果產(chǎn)生不穩定。