光電直讀光譜儀應(yīng)用現(xiàn)狀

1、    光電直讀光譜儀應(yīng)用現(xiàn)狀    摘 要：隨著金屬材料技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)金屬材料的化學(xué)成分精度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的金屬化學(xué)成分分析方法范圍小，精度低，很大的限制了金屬材料技術(shù)的發(fā)展，采用光電直讀光譜儀分析檢測(cè)金屬材料化學(xué)成分，既準(zhǔn)確，速度也快，還具有操作簡(jiǎn)便，分析范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此在金屬材料成分分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文綜述了光電直讀光譜儀在金屬材料成分分析領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，論述了光電直讀光譜儀的工作原理，在有色金屬及其合金，不銹鋼，碳鋼等金屬材料成分檢測(cè)中的應(yīng)用，以及在有關(guān)焊縫成分檢測(cè)中的應(yīng)用等。關(guān)鍵詞：光電直讀光譜儀；金屬材料成分檢測(cè)；焊縫成分

2、檢測(cè)doi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.06.1151 光電直讀光譜儀的發(fā)展光譜起源于17世紀(jì)，1666年物理學(xué)家牛頓第一次進(jìn)行了光的色散試驗(yàn)。1814年，德國(guó)光學(xué)儀器專(zhuān)家夫朗和費(fèi)研究太陽(yáng)光譜中黑斑的相對(duì)位置時(shí)，繪制除了光譜圖。1859年，克希霍夫和本生為了研究金屬光譜，發(fā)明制造了一種完善的分光裝置，即世界第一臺(tái)光譜儀器，可用于研究火焰、電火花中各種金屬的譜線(xiàn)，這建立了光譜分析的基礎(chǔ)1。1944年，美國(guó)的hesler在美國(guó)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室arl研制出世界第一臺(tái)光電直讀光譜儀，1956年，arl研制出真空光電直讀光譜儀，可以同時(shí)分析金屬元素和一些非金屬元素。世界上最具代表性、

3、性能最先進(jìn)的光電直讀光譜儀是arl公司制造的4460型光譜儀，另外，德國(guó)斯派克公司制造的光譜儀也具有很大的市場(chǎng)占有率2。2 光電直讀光譜儀的工作原理光電直讀光譜儀利用原子發(fā)射光譜分析法進(jìn)行成分分析1。原子發(fā)射光譜分析是一種通過(guò)測(cè)量物質(zhì)發(fā)射光譜的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定性和定量分析的方法。分析時(shí)，將被分析的試樣引入光源中，加入外界能量，使試樣蒸發(fā)成原子狀態(tài)，并使氣態(tài)原子的外層電子激發(fā)至高能態(tài)并產(chǎn)生電子躍遷，激發(fā)態(tài)的原子躍遷至基態(tài)或低能態(tài)的過(guò)程中產(chǎn)生輻射。不同的原子產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的電磁輻射，利用棱鏡或光柵對(duì)產(chǎn)生的輻射進(jìn)行分光便可獲得某一元素的光譜譜線(xiàn)。原子發(fā)射光譜分析技術(shù)就是通過(guò)識(shí)別不同元素的特征光譜的波

4、長(zhǎng)，鑒別出某一元素的存在并依據(jù)特征光譜強(qiáng)度來(lái)鑒別某一元素的含量1。光電直讀光譜儀主要由光源、光學(xué)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三部分組成。光源的主要作用是提供被測(cè)試樣蒸發(fā)和激發(fā)躍遷所需要的能量，使之產(chǎn)生光譜。光學(xué)系統(tǒng)主要由照明系統(tǒng)、準(zhǔn)光系統(tǒng)、色散系統(tǒng)和投影系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要用于采集數(shù)據(jù)的處理1。3 光電直讀光譜儀檢測(cè)金屬成分的應(yīng)用重慶旗能電鋁有限公司的羅楊和黎潮3采用光電直讀光譜儀測(cè)定鋁合金中元素的含量。試圖找到一個(gè)鋁合金中各元素含量的質(zhì)量控制方法，他們從樣品的制備、檢測(cè)分析狀態(tài)的控制到設(shè)備的校準(zhǔn)、維護(hù)以及檢測(cè)質(zhì)量管理方法等做了全面的介紹，為快速準(zhǔn)確排除設(shè)備故障和直讀光譜儀分析質(zhì)量管理工作提供了良

5、好的依據(jù)。連云港市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的韓春蕾4利用arl4460型光電直讀光譜儀對(duì)316l不銹鋼中鉬元素含量進(jìn)行了不確定度分析，分析表明，分析曲線(xiàn)和樣品制備對(duì)分析結(jié)果影響比較大，不銹鋼中鉬元素不確定度評(píng)定比實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度要高，同時(shí)也為其他元素的不確定度評(píng)定提供了有力的參考依據(jù)。寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司的余雷，王震5等利用德國(guó)oblf750-ii型光電直讀光譜儀檢測(cè)鋼中鉻含量，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，找到不確定度因子，對(duì)光電直讀光譜儀測(cè)量鋼中鉻含量的不確定度進(jìn)行評(píng)定，從而更好地評(píng)定光電直讀光譜儀測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。太原鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司鋼研所化學(xué)室的張為、任維萍和孫發(fā)松6利用直讀光譜儀在線(xiàn)分

6、析n、g、al等元素，討論了分析過(guò)程中的分析條件、設(shè)置、校正方法及對(duì)結(jié)果的評(píng)定等內(nèi)容，未直讀光譜儀分析的應(yīng)用提供了借鑒。4 光電直讀光譜儀焊縫檢測(cè)中的應(yīng)用山東建筑工程學(xué)院材料系的王國(guó)凡7針對(duì)太陽(yáng)能吸熱管支架在大氣中產(chǎn)生的晶間腐蝕， 采用電子探針對(duì)鐵銹和晶界進(jìn)行成分分析， 并用直讀光譜儀對(duì)材料的成分進(jìn)行了分析， 找出了產(chǎn)生晶間腐蝕的原因， 并提出改進(jìn)措施。常熟理工學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院的董利明8 采用pda-5000 直讀光譜儀對(duì)設(shè)計(jì)的4種焊縫金屬進(jìn)行成分測(cè)定。結(jié)果表明，4種焊縫的實(shí)測(cè)化學(xué)成分主要差異體現(xiàn)在mn、ni、mo 3種成分，這是由于焊絲成分設(shè)計(jì)差異所致。5 總結(jié)光電直讀光譜儀由于操作簡(jiǎn)便，準(zhǔn)

7、確度高，速度快在金屬成分檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括有色金屬，不銹鋼，碳鋼等材料成分的檢測(cè)；光電直讀光譜儀也廣泛應(yīng)用于焊接領(lǐng)域，包括焊前母材、焊材成分檢測(cè)及焊后焊縫成分的檢測(cè)。參考文獻(xiàn)：1胡美些.金屬材料檢測(cè)技術(shù)m.機(jī)械工業(yè)出版社，2014：33-34.2孫蘭海.光電直讀光譜儀的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及發(fā)展j.光譜儀器與分析，1994（01）：53-56.3羅楊，黎潮.直讀光譜儀測(cè)定鋁合金中元素含量質(zhì)量控制方法j.化工管理，2016：179.4韓春蕾.直讀光譜儀測(cè)量316l不銹鋼中鉬元素含量的不確定度評(píng)定j.世界有色金屬，2017：286-287.5余雷，王震，黃波，郭婷，彭娟，丘先堂.直讀光譜儀測(cè)量鋼中鉻含量的不確定度評(píng)定j.山西冶金，2017（05）：34-35.6張為，任維萍，孫發(fā)松.直讀光譜儀在線(xiàn)分析非常規(guī)元素j.光譜實(shí)驗(yàn)室，2001，18（02）：208-209.7王國(guó)凡.1cr18ni9鋼方管在大氣中的晶間腐蝕j.