ARL-3460直讀光譜儀S偏低現(xiàn)象剖析

郭愛(ài)國(guó),張艷莉

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司,陜西 韓城 715405）

1 前言

硫是有害的雜質(zhì)，在鋼中要嚴(yán)格限制其含量。硫作為常規(guī)分析非金屬元素，其激發(fā)產(chǎn)生的特征波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量較低，受光路的影響較大，所以它是光譜儀分析元素中較為敏感的元素。在日常分析中，儀器的飄移，如電源異常、設(shè)備震動(dòng)、光電倍增管的老化等所造成的影響對(duì)硫來(lái)說(shuō)，激發(fā)強(qiáng)度一般都是向低端偏離，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性。

2 現(xiàn)象及分析原因

2.1 氬氣的影響

氬氣能夠防止試樣表面被氧化，提高背景與譜線的強(qiáng)度之比，穩(wěn)定激發(fā)的質(zhì)量。硫分析的穩(wěn)定性，與氬氣的流量，壓力的穩(wěn)定有關(guān)，同時(shí)也受到氬氣純度的影響。

氬氣的影響分為三個(gè)方面：（1）氬氣不純；（2）氬氣流量太小；（3）氬氣的靜態(tài)流量。

（1）氬氣不純時(shí)硫的強(qiáng)度有一定程度的波動(dòng)，一般表現(xiàn)為無(wú)規(guī)律的偏低，標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)法消除影響，這種影響很容易發(fā)現(xiàn)，一旦氬氣不純，激發(fā)表現(xiàn)為聲音異常，聽(tīng)起來(lái)尖銳，另外激發(fā)點(diǎn)也不正常。當(dāng)氬氣嚴(yán)重不純時(shí)激發(fā)點(diǎn)發(fā)白，輕度不純時(shí)點(diǎn)的邊緣有白花存在，因?yàn)闅鍤庵杏醒醮嬖跁?huì)再激發(fā)初期與金屬原子結(jié)合而形成氧化層，干擾甚至破壞整個(gè)激發(fā)過(guò)程，使硫的強(qiáng)度受到不同程度的影響。消除這一影響的關(guān)鍵在于：保證氬氣的純度不低于99.995%，且管路的氣密性良好。

（2）氬氣流量和壓力太小的影響。氬氣流量和壓力決定氬氣對(duì)試樣放電表面的沖擊力，若氬氣的流量和壓力太小造成沖擊力低，不足以將試樣激發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的氧和氧化物沖洗掉，而這些氧化物會(huì)凝聚在樣品表面和電極上，抑制試樣的繼續(xù)蒸發(fā)，造成硫元素沒(méi)有完全蒸發(fā)而最后分析結(jié)果的偏低（這種現(xiàn)象對(duì)其他元素也適應(yīng)）。氬氣流量和壓力使激發(fā)室內(nèi)氬氣不足，使激發(fā)質(zhì)量不好或激發(fā)不完全，硫的強(qiáng)度表現(xiàn)為嚴(yán)重偏低甚至沒(méi)有，只要增大氬氣流量就可以解決，在正常分析前首要檢查氬氣的流量壓力表，輸出壓力控制在2.2Mpa-2.5Mpa之間，流量在3.5L/min。

（3）氬氣的靜態(tài)流量影響。ARL-3460光譜儀在待機(jī)或一段時(shí)間內(nèi)不分析時(shí)要保證一定的靜態(tài)流量，靜態(tài)氬的流量控制在大約0.2-0.5L/min，光路內(nèi)無(wú)靜態(tài)氬或靜態(tài)氬不足，會(huì)影響2000A以下的元素的光強(qiáng)值，S的光強(qiáng)值表現(xiàn)為偏低并伴隨不穩(wěn)定，隨著時(shí)間的推移光強(qiáng)值逐步升高。這種現(xiàn)象的處理辦法很簡(jiǎn)單，多激發(fā)幾次并等待時(shí)間30分鐘以上。（這種現(xiàn)象也適用于常規(guī)分析中的C和P等元素）。

2.2 入射狹縫因震動(dòng)而位移所產(chǎn)生的影響

入射狹縫在光電直讀光譜儀中很重要，從成像關(guān)系上來(lái)看，光譜線是入射狹縫的單色象，入射狹縫的質(zhì)量和位置的精確直接影響光譜線的質(zhì)量。入射狹縫因震動(dòng)而位移這一情況在短時(shí)間并無(wú)明顯表現(xiàn)，且一般不易察覺(jué)，這時(shí)我們可以對(duì)內(nèi)標(biāo)線進(jìn)行掃描，調(diào)節(jié)入射狹縫的測(cè)微鼓輪，使被測(cè)元素的分析線準(zhǔn)確進(jìn)入入射狹縫內(nèi)。在震動(dòng)較大的地方應(yīng)適當(dāng)增加描跡頻次。另外分析室內(nèi)的溫濕度的波動(dòng)幅度過(guò)大也可以使元素譜線偏離出射狹縫，所以一定要嚴(yán)格控制分析室內(nèi)的溫濕度。

2.3 透鏡污染造成的影響

在試樣激發(fā)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生金屬粉塵和氣體，這些粉塵氣體大部分會(huì)隨著氬氣進(jìn)入過(guò)濾系統(tǒng)，也有少量的粉塵S蒸汽會(huì)經(jīng)光路通道到達(dá)透鏡處并因透鏡的高溫吸附在透鏡的表面，較長(zhǎng)時(shí)間后，會(huì)在透鏡的表面形成黃色附著層，造成透鏡的透光率下降，影響測(cè)定的絕對(duì)強(qiáng)度。

只要不是透鏡異常的情況下的深度污染，飄移校正可以消除這一影響。為了保持儀器的最佳狀態(tài)每個(gè)月清洗透鏡一次。

2.4 信號(hào)線的影響

信號(hào)線是指光電倍增管到積分電路的一段連線，該線在導(dǎo)電性對(duì)外絕緣性和屏蔽性效果幾個(gè)方面有很高的要求，長(zhǎng)期使用引起的老化或因震動(dòng)引起的導(dǎo)電不良，均會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的不穩(wěn)定。

當(dāng)S的強(qiáng)度表現(xiàn)不穩(wěn)定時(shí)，可以懷疑該信號(hào)線出現(xiàn)問(wèn)題，這時(shí)分析時(shí)好時(shí)壞，不呈現(xiàn)規(guī)律性。解決辦法有：更換信號(hào)線，但要排除試樣的不均勻造成的誤差和常見(jiàn)故障的干擾，這種偏低只能說(shuō)明S通道的問(wèn)題，對(duì)整機(jī)無(wú)效，但其他元素信號(hào)線出現(xiàn)問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象。

2.5 激發(fā)光源的影響

激發(fā)光源包括兩部分：（1）電路的影響；（2）激發(fā)臺(tái)板的影響。

其中電路的影響包括：微法元電電容和輔助間隙。

（1）當(dāng)微法電容中的某一個(gè)損壞時(shí)，激發(fā)強(qiáng)度會(huì)下降0.5倍左右，激發(fā)點(diǎn)也略偏小，這時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化所產(chǎn)生的系數(shù)成倍增加，需及時(shí)更換。

（2）輔助間隙的常見(jiàn)故障主要有電極端頭太臟影響激發(fā)，電極極間距離太大，影響激發(fā)。

輔助間隙長(zhǎng)期使用后，由于氬氣中的雜質(zhì)不斷附著，會(huì)在電極端頭形成一層污垢導(dǎo)致放電功率下降，最終導(dǎo)致激發(fā)不能順利進(jìn)行，表現(xiàn)在激發(fā)聲音斷續(xù)，激發(fā)點(diǎn)周圍有白色斑紋，S的強(qiáng)度稍偏低，這時(shí)激發(fā)偏低并不十分異常，只有結(jié)果比較才能看出。處理辦法是，經(jīng)常消洗輔助間隙。

電極間距離太大，產(chǎn)生的現(xiàn)象與電極端頭積垢的現(xiàn)象基本相同，一般發(fā)生在更換電極后，處理辦法是更換新電極。

（3）激發(fā)臺(tái)板的影響：物理磨損造成臺(tái)面不平或激發(fā)孔過(guò)大，處理辦法是更換載樣臺(tái)。

激發(fā)室內(nèi)金屬粉塵污染，處理辦法是勤于清理。

3 結(jié)論

以上這些都是造成S偏低的常見(jiàn)原因，認(rèn)真分析和統(tǒng)計(jì)激發(fā)強(qiáng)度就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，并找到解決的辦法，對(duì)問(wèn)題及早發(fā)現(xiàn)及時(shí)分析處理，從而保證分析質(zhì)量。

因?yàn)镾的強(qiáng)度與儀器硬件性能間的這種密切關(guān)系，我們應(yīng)把S強(qiáng)度的監(jiān)控作為對(duì)ARL-3460光電直讀光譜儀日常管理的核心，通過(guò)對(duì)S的全面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)硬件性能的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)可控問(wèn)題的及早發(fā)現(xiàn)。