直读光谱分析仪工作原理及在钢铁分析中的应用
光电直读光谱仪的工作原理及特点 光电直读光谱仪工作原理
光电直读光谱仪的工作原理及特点光电直读光谱仪工作原理光电直读光谱仪是分析黑色金属及有色金属成份的快速定量分析仪器。
广泛应用于冶金、机械及其他工业部门，进行冶炼炉前的在线分析以及中心试验室的产品检验，是掌控产品质量的有效手段之一、可以用于多种基体分析：Al,Pb,Mg,Zn,Sn,Fe,Co,Ni,Ti,Cu 等，共五十多种元素。
一、光电直读光谱仪工作原理：基本原理：任何物质都是由元素构成的，而元素又都是由原子构成的，原子是由原子核和电子构成，每个电子都处在确定的能级上，具有确定的能量，在正常状态下，原子处在稳定状态，它的能量最低，这种状态称基态。
当物质受到外界能量（电能和热能）的作用时，核外电子就跃迁到高能级，处于高能态（激发态）电子是不稳定的，激发态原子可存在的时间约10—8秒，它从高能态跃迁到基态，或较低能态时，把多余的能量以光的形式释放出来。
仪器工作原理：构成物质的各种元素被光源激发，会发射出各个元素特征光谱。
光谱的谱线强度与所属元素的含量有确定的函数关系，如测出各元素谱线的强度值，就可以计算出该元素在物质中的含量。
二、光电直读光谱仪的特点：1、仪器的核心部件全部进口，提高了仪器的稳定性和牢靠性。
2、仪器接受国外先进的激发光源技术，自行设计出高能量、高稳定的激发光源，充分超高含量及痕量的分析。
3、仪器接受整体出射狭缝技术，便于选择通道和调整。
4、仪器光电倍增管高压由计算机直接掌控，软件调整，提高了通道的利用率。
5、仪器设有自动恒温系统，解决了环境温度变化对光学系统的影响。
6、仪器多国语言的操作软件、快捷的配置，使仪器更具有人性化的理念。
光电直读光谱仪的4个模块是啥？光电直读光谱仪为发射光谱仪，紧要通过测量样品被激发时发出代表各元素的特征光谱光（发射光谱）的强度而对样品进行定量分析的仪器。
目前无论国内还是国外的光电直读光谱仪，基本可依照功能分为4个模块，即：1、激发系统：任务是通过各种方式使固态样品充分原子化，并放出各元素的发射光谱光。
直读光谱仪工作原理
直读光谱仪工作原理
斯派克公司的固定式金属分析仪是采用了原子发射光谱学的分析原理。
火花台上的样品通过电弧或火花放电激发生成原子蒸气，该蒸气中的原子与离子被激发后产生发射光谱。
发射光谱通过光导纤维进入到光谱仪的分光室中，色散成各光谱波段。
根据每个元素发射的波长范围，通过光电倍增管可以测量出每个元素的最佳谱线。
每种元素的发射光谱谱线强度正比于样品中该元素的含量，通过内部预先存储的校正曲线可测定其含量，并直接以百分比浓度显示出来。
DV4、DV5光谱仪是用汞灯进行入射狭缝校准
能说说DV4、DV5光谱仪是如何用汞灯进行入射狭缝校准的吗？
1.进入入射狭缝校准菜单optical alignment;
2.打开汞灯开关,等待60秒钟,使汞灯稳定;
3.顺时针转动旋转鈕直到最大值,然后反时针旋转转鈕到显示一半值(50);
4.按F10 输入刻度盘的数字;
5.顺时针转动旋转鈕直到强度最大值后,再顺时针转旋使强度降到一半值(50);
6.按F10 输入刻度盘的数字,系统将自动确定入射狭缝的位置.
进入RUN SPECTRROMETER-打开Optical alignment-看出现对话框中显示用什么基体的样品来做光路调整,就选择什么基体的样品做,里面的参数不要修改,放在激发台上激发等待(DV6没有Hg灯,主要是用Hg谱线(2536A)来调整),出现0----50---100图,打开激发台左边计数器锁,反时针方向慢慢转动,电脑上峰值到50%,按F10输入计数器上数值到电脑上,然后顺时针方向转动计数器到100再继续转动50%,按F10输入计数器上数值到电脑上,回车电脑计算出校准中心数值,再反时针转动计数器把这个数值输入到计数器上就可以了.。
OES原理及应用
应用:测定酸溶铝&酸不溶铝
钢中酸不溶铝(Al2O3)属夹杂物,在试样表面形成 凹凸不平坑,在放电过程中最先形成火花,短时间内 比强度积分达最大,此时强度反映的是酸不溶铝；随 , 后酸溶铝及铁基逐渐熔化,比强度趋于平稳，此时的 强度反映的是总铝。
比强度
积分时间
酸不溶铝 总铝ຫໍສະໝຸດ OES局限性1.激发样品的局部面积，对成分不均匀样品， 重复性不好。 2.对不同的基体需绘制不同的工作曲线，操 作繁琐，消耗标准样品。 3.对标准样品依赖太大，对于成分超出工作 范围的样品无能为力。 4.对超低C\S\N\O的分析还不够理想。
4.工作曲线的绘制 以强度为横坐标、浓度为纵坐标，由各分 散点回归而成的多次曲线，称为工作曲线。 工作曲线给出了由强度换算到浓度的公式， 毫无疑问，工作曲线绘制的好坏，将直接影 响结果的准确性。工作曲线可以在出厂前由 厂商绘制,也可以自行用标准样品绘制. 建立工作曲线所用标准样品的成分范围， 应囊括待测样品可能的成分，且成分范围不 宜太大，否则将影响曲线回归后的准确度。 具体范围由所测样品的大致范围来确定。
OES类型
1.普通OES 通过低压高电流获得高温，适用于钢铁类、 有色金属类固体样品。对痕量元素，精度达 ppm级。 2.ICP-OES 通过电磁感应线圈产生电磁震荡获得高温， 适用于液体样品中金属阳离子分析。精度比 普通OES高，达ppb级。
OES结构
光电倍增管
光 栅 出射狭缝
罗兰圆
入射狭缝 聚焦透镜 火花光源
OES原理及应用 OES原理及应用
前言
OES,全称Optical Emission Spectrometer,光 电发射光谱仪,又称为直读光谱仪. 由于它分析快速、准确，被广泛应用于钢铁\ 有色金属领域。 几十年来，虽然有其它精密仪器不断推陈出 新，但它仍然是经久不衰。
直读光谱分析在中低合金钢、不锈钢、工具钢中的应用
锥 角
９。 Ｏ
分析间隙 ３ ｍБайду номын сангаасａ ｒ
３ 取样和制样设备 ３
３３１取样模具 取样模具宜选 用铸铁或铸钢材料 ，其形状规格一般为 ：模 深 ． ．
７ ｍｍ，顶 部直 径 为 ２ ０ ５～３ ｍ ５ ｍ，壁厚 １ ～３ ｍ ０ ０ ｍ。
３３２切割和研磨设备 ． ． 切割设备采用装有树脂切割片的切割机。 研磨设备可采用砂轮机 、砂质磨盘或砂带研磨机 。 ３ 工作 曲线 。 ４ 厂家绘制， 选择相应 的分析程序 ，见表 １ 。
１ 概 述
直读光谱分析 目前被广泛应用 于冶金行业 中 ，它是一种定量分析 的方法 ，
具 有 选 择 性 好 ，分析 速 度 快 ，校 准 曲线 线 性 范 围宽 ，准确 度 高等 特 点 。本 文 介
绍采用直读光谱法分析 中低合金钢 、不锈钢 、工具钢样品 ，本法经过一段时间 光谱分析法和湿法化学分析法的对 比试验 ，两种方法分析结果都在分析误差范
光学 系统 紫外光学室 ，两个空气光！ 学室
软 件 Ｗｉｄｗ Ｐ操 作 系统 ｎｏｓ Ｘ
环 境温 度 １ Ｏ～４ Ｏ 环境 湿 度 ≤８ ％ ０ ３２ 工作 条 件 ． 氩气 纯 度
输 出压 强 钨 电极
＞９ ．９ ％ ９９ ５
０４～０６ ｐ ． ．Ｍ ａ之 间 直 径 ４ ｍ ｍ
直 读 光 谱分 析在 中低 合金 钢 、不锈 钢 、工具钢 中 的应 用
余茜 李静
（ 庆 钢 铁 研 究 所） 重
摘
要
本文介 绍采川 直读光 谱法 分析 【 ｆ合 金钢 、不锈 钢 、丁具钢 样品 。该法 ｝氐 ＿ Ｉ
选 择性 好 ，分 析速 度快 ，准确 度高 ，易于 掌握 。 ［ 关键词 ］ 直读光 谱分 析 低 合金 钢 不锈钢 Ｔ具 钢
浅析直读光谱仪在有色金属分析中的应用
浅析直读光谱仪在有色金属分析中的应用摘要：随着我国金属材料技术快速发展，各行各业对金属材料的化学成分精度要求越来越严格，传统的金属化学成分分析方法范围小，精度低，很大的已经不能满足金属材料技术的发展，现阶段流行采用光电直读光谱仪分析进行金属材料化学成分检查分析，其具有准确、速度快、而且操作简便、分析范围广等优点，因此，在金属材料成分分析领域受到广泛关注。
本文主要分析了光电直读光谱仪在金属材料成分分析领域的实际情况，阐述了光电直读光谱仪的基本原理，以及各种型号在不同金属材料成分检测中的应用，以及在有关焊缝成分检测中的应用等。
关键词：光电直读光谱；有色金属；应用引言：随着光电技术和计算机技术的蓬勃发展，光谱分析的发展速度也有明显提高。
直读光谱仪分析金属试样是目前现有技术中最常用的方法之一，直读光谱分析技术各方面表现出色，在生产实践中表现出的操作简单，能达到快速分析、结果精准、精度高等特点，使其成为分析化学中最重要的仪器分析之一，并且被广泛应用于钢铁和有色冶金行业炉前等各种金属材料行业中，做到快速分析，成为分析各种常见固体金属材料的一种普及的标准分析方法。
光谱仪分析数据的准确直接影响产品质量。
本文根据直读光谱仪的实际使用中，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等问题累积了一些经验和方法，对出现的问题进行了深入分析和研究，有效解决。
一、光电直读光谱仪的发展历程光谱起源于 17 世纪中期，由物理学家牛顿第一次进行了光的色散试验。
1814年，德国光学专家进行研究太阳光谱中黑斑的相对位置时，绘制除了光谱图。
1859 年，克希霍夫和本生发明制造了一种完善的分光装置，为了研究金属光谱，成为世界第一台光谱仪器，其用途可以用于研究火焰、电火花中各种金属的谱线，这建立了光谱分析的基础。
1944 年，美国的 Hesler 在美国应用实验室 ARL 研制出世界第一台光电直读光谱仪，1956 年，ARL 研制出真空光电直读光谱仪，可以同时分析金属元素和一些非金属元素。
直读光谱仪工作原理
直读光谱仪工作原理
直读光谱仪是一种用于分析物质的仪器，它的工作原理基于光的色散性质和光谱的特征。
当白光通过光谱仪时，它会被分散成不同波长的光束。
这个过程是通过光栅或晶体等光学元件来实现的。
光栅是光谱仪中常用的光学元件之一。
它由许多平行间隔的凹槽构成，当入射光线通过光栅时，不同波长的光线会以不同的角度被衍射出来。
这样，光谱仪就可以将入射光分解成不同波长的光束，在光栅后面的检测器上形成一个光谱。
检测器是光谱仪中另一个重要的组成部分。
它通常是一个光敏元件，例如光电二极管或光电倍增管。
当光束通过样品后，检测器会测量光的强度，并将其转换成电信号。
这个电信号可以被处理和记录，从而得到样品的光谱信息。
光谱仪的工作原理可以用以下步骤来总结：
1. 白光通过光栅或其他光学元件分散成不同波长的光束。
2. 光束通过样品后，被检测器转换成电信号。
3. 电信号可以通过处理和记录，得到样品的光谱信息。
通过以上工作原理，直读光谱仪可以用于分析样品的化学成分、物理性质等。
利用光谱信息，可以确定样品的成分、浓度、纯度等重要参数，广泛应用于科学研究、工业生产、环境监测等领域。
直读光谱仪工作原理
直读光谱仪工作原理
直读光谱仪是一种用于分析物质成分和结构的仪器，它通过测量样品对不同波
长的光的吸收或发射来获取样品的光谱信息。
直读光谱仪的工作原理主要包括光源、样品、光路和检测器四个部分。
首先，光源发出一束宽谱光，经过准直和分光装置后，被分成不同波长的光线。
这些光线经过样品后，会根据样品的成分和结构发生吸收或发射现象，形成特定的光谱图案。
然后，这些光线通过光路系统聚焦到检测器上，检测器会将不同波长的光信号转换成电信号，再经过信号处理系统处理后，得到样品的光谱信息。
直读光谱仪的工作原理可以简单总结为，光源发出光线，样品与光线相互作用，检测器接收光信号并转换成电信号，最终得到样品的光谱信息。
在实际应用中，直读光谱仪可以用于分析化学物质的成分、测定样品的浓度、检测样品的纯度等。
除了上述基本原理外，直读光谱仪的工作还受到一些因素的影响，如光源的稳
定性、样品的制备和处理、光路的精度和检测器的灵敏度等。
因此，在使用直读光谱仪进行样品分析时，需要对这些因素进行严格控制，以确保获得准确和可靠的分析结果。
总的来说，直读光谱仪作为一种重要的分析仪器，其工作原理简单清晰，通过
测量样品对不同波长光的吸收或发射来获取样品的光谱信息。
在实际应用中，它可以广泛用于化学、生物、环境等领域的样品分析，为科研和生产提供了重要的技术支持。
直读光谱仪原理
直读光谱仪原理
直读光谱仪是一种能够将光分解为不同波长的光谱组分并测量其强度的仪器。
其工作原理可以简要描述如下：
1. 光源发出连续的宽频谱光，比如白炽灯或者氘灯等。
2. 进入光谱仪之前，通过入口狭缝将光束限制为一个特定的角度和宽度。
3. 光束进入色散系统，通常是一个棱镜或光栅。
色散系统会将不同波长的光分散开来，使各个波长的光能够分别聚焦到不同位置。
4. 不同波长的光经过聚焦透镜后落在光敏元件上。
5. 光敏元件可以是光电二极管或者光电倍增管等，它们能够将光信号转化为电信号。
6. 通过分析和处理电信号，可以得到不同波长光的强度信息。
直读光谱仪的主要优点是高分辨率、反应快速、灵敏度高，适用于多种光谱分析领域，比如化学分析、材料研究、生物科学等。
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的壳层电子会被激发到较高能量级的外层轨道上处 于稳定状态， 在一定条件下它从高能级跃迁到低能 级就会发出光子发出特征谱线， 各种元素都有不同 的特征谱线， 这些谱线经过光学系统进行分光色散， 成为按波长排序的一系列连续光谱， 再经过电转换 元件把光信号直接转换为电信号， 最后计算机测量 系统就可以通过计算某元素特征谱线的强度来确定 元素的百分含量。 !"# $ %&’()* 直读光谱仪由主机和探头组成， 主机为计算机控制和测量计算系统， 而探头又分为 三大部分： 光源和激发室， 分光系统， 光电 !： "： #： 转换系统。如图 , 所示。 在第!部分中由以下几个过程组成： 开始 ! 引 弧!融化!蒸发!激发 ! 发射光谱。第 " 部分为主 要光学元件， 起弧后的金属光谱通过一狭缝再经过 透镜光阑、 狭缝等， 到达激光平面全息光栅， 该光栅 对接收的金属弧光进行分光色散， 产生由各元色素 特征谱线组成的连续光谱。 在第# 部分中， 通过光电转换元件把各元素的
ห้องสมุดไป่ตู้
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［1］ 姜求志 . 王金瑞等 . 火力发电厂金属材料手册 . 中国电
长春一汽嘉信热处理电镀科技有限公司
长春一汽嘉信热处理电镀科技有限公司有着五十年的悠久历史， 随着一汽的发展而不断壮 大， 现有员工 5/4 人， 其中有专业技术管理人员 /5 人， 硕士研究生 8 人。还有一支由高中级工 程技术人员组成的专业化设计开发队伍， 是一个集科研、 生产、 销售和服务于一体的高科技公 司， 注册资金 3-58 万元。 公司技术力量雄厚， 拥有可控气氛渗碳、 装饰镀铬等各种热处理及电镀工艺。目前生产热 处理和电镀零件 0--- 多种， 已连续 5 年通过 9):8--- 国际质量体系认证复审。为全国二十七个 省 （直辖市） 的六十余家企业设计制造近二百台 （套） 热处理和电镀设备。根据用户的不同工艺 要求， 生产批量大小， 可提供的热处理设备有： 密封箱式多用炉、 密封箱式软氮化炉、 连续式 （单 排、 双排） 渗碳自动生产线、 等温退火 （正火） 自动生产线、 调质自动生产线、 铝合金淬火时效生产 线、 转底炉、 滚筒炉、 吸热性气体发生炉、 强化喷丸机、 清理喷丸机和齿套淬火压床等； 可提供的 电镀设备有： 减振器杆微裂纹镀铬自动生产线， 适用于多镀种的推进式电镀线、 环型电镀线、 滚 镀自动生产线、 高架电镀线、 活塞环镀铬自动生产线、 电镀自动抛光机、 环保及电镀电源等等。 公司有着朝气蓬勃、 锐意进取的领导班子， 恪守 “诚信守誉， 用户第一” 的原则， 以 “务实、 求 精、 发展” 为宗旨， 以最快的速度， 最好的质量， 最优的价格满足用户需求。
第1期
刘鸣娟： !<$ ; &=>83- 直读光谱分析仪工作原理及在钢铁分析中的应用
・ 78 ・
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应用前景展望 随着市场竞争的深入， 国内外钢铁企业必须追
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求产品更新换代和提高产品质量来满足电厂新机组 大容量的需要， 因此对新钢种的成分鉴别要求越来 越高， 直读光谱仪将是用于钢材成分分析的一种非 常有效的分析仪器。 参 考 文 献
图" !"# $ %&’()* 光路示意图 连续光谱谱线 - 全谱 . 起弧 样品 透镜 /0! 检测器 #
))***+） 刘鸣娟
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! 电极 狭缝 狭缝
" 激光平面全息光栅 - 分光作用 .
特征谱线转换成电信号， 即记录谱线的强度， 最后通 过计算机与校准曲线相比较， 并利用罗马金 $ 赛泊尔 公式进行计算得到各元素的准确百分含量。传统的 光电直读光谱仪， 第三部分均采用体积较大的光电倍 增管作为光电转换元件， 而 !"# $ %&’()* 直读光谱 仪则采用体积很小的光学象素阵列检测器 /0! 来代 替光电倍增管， 这是对传统光电直读象素仪领域的一 个重要大改进。在 /0! 检测器中， 集中了致密排列的 （通道） ， 此时不象在传统固定通道式设计 1 *23个象素 中那样只能获得个别特征谱线， 而是把该波长范围内 （,43 5 )21 67） 的所有元素的所有特征谱线全部捕获 并进行分析 （全谱测量） ， 使得用同一台直读光谱仪可 以分析多种基体， 扩大了分析范围。 # 实际应用 由于 !"# $ %&’()* 直读光谱仪具有功能全， 内 存 )1 种元素， 可进行全谱元素分析， 操作简单， 分析 速度快且不要专门制备样品， ， 可对平面、 柱面、 曲面 等各种表面及各种尺寸的工件、 样品进行现场测量， 现场打印结果。使用同一套硬件可定量分析 各 种 钢、 白口铁、 铜合金、 镍合金、 锌合金、 钛合金、 钴合金 等十八类合金中的常见金属与非金属元素， 包括 #、 8、 /、 9 等。 在实际应用过程中， 我们对两组标样进行测试， 结果如表 ,
第 1: 卷第 , 期 1**2 年 1 月
国外金属热处理 ;<=>!? @?A8B< "&#B<C?
DEFG 1:， A=G , HIJ， 1**2
・ 其它 ・
!"# $ %&’()* 直读光谱分析仪工作原理及在钢铁分析中的应用
江西省电力试验研究院 （南昌
前言 随着电力工业的迅速发展， 确保电厂发电设备 金属材料符合设计要求， 保证电力生产安全运行， 光 谱分析在电力建设和安全生产运行中成为不可缺少 的分析手段并起着重要的作用。我们对钢材的检验 一直沿用普通的光谱分析或者化学分析方法进行材 质分析。众所周知， 前者分析速度较快但只能粗略 地确定钢种， 结果不准确， 不能准确确定钢号， 元素 含量更无从谈起， 且在很大程度上是依靠操作人员 的实际经验推断， 最后也只是个大概。后者虽然分 析较准确， 但分析几个常规元素需要很长的时间， 而 且还要破坏检件取样， 而 !"# $ %&’()* 直读光谱仪 则结合二者的优点， 能进行快速准确全谱定量元素 分析。 " !"# $ %&’()* 直读光谱仪工作原理 根据量子力学理论， 当金属被能量激发时， 原子
从上表可看出二者数据非常接近， 仪器测量精 度高、 偏差小， 是电厂防止错用钢材必备的测试手 段。
力出版社， 0--1 . . ［0］ 电厂金属化学分析编写组， 电厂金属化学分析 . 水力电 力出版社， 1880 . ［3］ 陈新坤等 . 原子发射光谱分析原理 . 1848： 33 .
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ・ 封面说明 ・