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一、火花直读光谱仪为金属元素分析测试设计

火花直读光谱仪是一款专为金属元素和合金元素的精密分析测试设计的光学发射光谱仪器。它以其高效和安全性，广泛应用于金属材料科学研究、工业金属与合金分析，如识别各类合金，如钢铁合金、非磁性合金如Al、Cu等。其性能卓越，可以精确识别S、P、C等所有金属元素，合金元素分析范围可达0.0005%~45%，精度相对误差控制在0.3%~5%之间。

仪器的核心组件包括光学模块，采用真空技术，确保金相性能参数的优越性；新型多色仪技术使得维护简便且谱线调整精确。框架结构采用复合材料，具有优良的防干扰性能，温度和外部影响小，便于维护。火花发生器是高效激发光源，适用于各种分析测试任务，支持多种模式选择，如高能火花和四分之一电弧，适用范围广泛。

二、手持式光谱仪与实验室直读光谱仪的差别是什么

1、原理：手持式光谱仪属于荧光光谱，实验室用的直读属于火花直读光谱，就是激发源不同

2、精度：手持式光谱仪主要用于定性分析，实验室用的火花直读光谱主要用于定量分析

3、分析范围：手持式光谱仪可分析金属及矿石，并且可分析一些火花直读无法激发的基体，例如锆基体；实验室直读光谱仪虽然分析的基体比手持式的少，但是相同基体里分析的元素种类比手持式的要多

火花直读光谱仪的误差分析

火花直读光谱仪是一种用于分析物质成分的仪器，它通过测量物质在不同波长下的吸收光谱来确定其组成和浓度。直读光谱仪具有高精度、高灵敏度和快速分析的特点，被广泛应用于冶金、铸造、材料加工等领域。

由于我国材料技术的快速发展。工业企业对材料化学成分的控制要求越来越高。传统化学分析方法速度慢、分析范围小，极大地制约了材料技术的发展。而火花直读光谱仪具有速度快、准确度高、操作简单、分析范围广等优点，是化学分析方法无法比拟的，逐渐受到广大用户的欢迎。本文就从火花直读光谱仪的原理结构出发，探寻其误差产生的来源，更好的服务于光谱仪用户，不足之处，还望批评指正！

一、工作原理

光电直读光谱仪采用的是原子发射光谱分析法。工作原理是用电火花的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征谱线，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，用光栅分光后成为按波长排列的光谱，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝射入检测器，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分并进行模数转换，然后由计算机处理并打印出各元素的百分含量。工作原理图如图所示：

CCD/CMOS火花全谱直读光谱仪工作原理示意图

二、误差分析

光电直读光谱仪虽然本身测量准确度很高。但测定试样中元素含量时，所得结果与真实含量通常不一致，存在一定误差，并且受诸多因素的影响，有的材料本身含量就很低。下面就误差的种类、来源及如何避免误差进行分析。

根据误差的性质及产生原因。误差可分为系统误差、偶然误差、过失误差及其他误差等。

1、系统误差的来源

(1)标样和试样中的含量和化学组成不完全相同时。可能引起基体线和分析线的强度改变，从而引入误差。

(2)标样和试样的物理性能不完全相同时，激发的特征谱线会有差别从而产生系统误差。

(3)浇注状态的钢样与经过退火、淬火、回火、热轧、锻压状态的钢样金属组织结构不相同时，测出的数据会有所差别。

(4)未知元素谱线的重叠干扰，如熔炼过程中加入脱氧剂、除硫磷剂时，混入未知合金元素而引入系统误差。

要消除系统误差，必须严格按照标准样品制备规定要求，为了检查系统误差，就需要采用化学分析方法分析多次校对结果。

2、偶然误差的来源

与样品成分不均匀有关的误差。因为光电光谱分析所消耗的样品很少，样品中元素分布的不均匀性、组织结构的不均匀性。导致不同部位的分析结果不同而产生偶然误差。主要原因如下:

(1)熔炼过程中带入夹杂物，产生的偏析等造成样品元素分布不均。

(2)试样的缺陷、气孔、裂纹、砂眼等。

(3)磨样纹路交叉、试样研磨过热、试样磨面放置时问太长和压上指纹等因素。

要减少偶然误差，就要精心取样，消除试样的不均匀性及试样的铸造缺陷，也可以重复多次分析来降低分析误差。

3、其他因素误差及如何避免

(1)氩气不纯。当氩气中含有氧和水蒸气时，会使激发斑点变坏。如果氩气管道与电极架有污染物排不出去，分析结果会变差。

(2)试样表面要平整，当试样放在电极架上时。不能有漏气现象。如有漏气，激发时声音不正常。

(3)样品与控制标样的磨纹粗细要一致。不能有交叉纹，磨样用力不要过大，而且用力要均匀，用力过大。容易造成试样表面氧化。

(4)对高镍铬钢磨样时，要使用新砂轮片磨样，磨纹操作要求更严格。

(5)试样不能有偏析、裂纹、气孔等缺陷，试样要有一定的代表性。

(6)电极的顶尖应具有一定角度。使光轴不偏离中心，放电间隙应保持不变。否则聚焦在分光仪的谱线强度会改变。多次重复放电以后。电极会长尖，改变了放电间隙。激发产生的金属蒸气也会污染电极。所以必须激发一次后就用刷子清理电极。

(7)透镜内表面常常受到来自分析时产生金属蒸气的附着，使透过率明显降低。对波长小于200nm的碳、硫、磷谱线的透过率影响更显著，所以聚光镜要进行定期清理。

(8)出射狭缝的位置变化受温度的影响最大。因此保持分光室内恒温30°C很重要。还要求室内温度保持一致，使出射狭缝不偏离正常。

(9)室内温度的升高会增加检测器的暗电流。降低信噪比。湿度大容易导致高压元件发生漏电、放电现象。使分析结果不稳定。

以上对火花直读光谱仪的工作原理、测量误差进行了分析。指出了影响分析结果准确性的原因及误差的性质和来源。希望能更好地指导企业生产。进而更好的发挥火花直读光谱仪的使用效果。

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