淺談直讀光譜儀的維護和應用

王神武

(湖南漣源鋼鐵集團有限公司質量部,湖南 婁底 417009)

直讀光譜分析在地礦找礦、環(huán)境保護、合金牌號鑒別、金屬成分快速分析等領域都有其廣泛的用途，特別是在鋼鐵冶煉過程中具有極其重要的地位。分析結果的精度和使用者的操作方法、設備狀況有很大關系。

1 光譜儀的校準

校準包括硬件校準和軟件校準，首先是硬件，然后才是軟件。硬件包括狹縫校準、清洗入射窗口等。軟件校準包括曲線的建立、標準化、控制試樣分析。采用持久曲線法，每次分析時只要激發(fā)分析試樣，測量強度。利用標準物質，最好采用內控樣，因為它與分析試樣有相同的冶煉過程和物理狀態(tài)，在日常分析時，將控制試樣與分析試樣一起分析，在同樣的條件下，可相應得到一條響應曲線，在這條曲線上求含量。

2 誤差產生原因

在光譜分析中，系統(tǒng)誤差引起校正曲線平移，測定結果和真實值存在系統(tǒng)差，應經(jīng)常檢查，如有系統(tǒng)誤差，必須找出原因消除。一般系統(tǒng)誤差來源有基體干擾、光源的性能變化、標準樣品含量差異、標樣和試樣不是同一類型以及溫度和濕度變化引起漂移。

在光譜定量分析中，由于受到人員、環(huán)境、儀器性能等方面的影響，理論上存在著難以避免的誤差，在進行定量測定時不僅要測得含量，而且必須對分析結果進行評價，判斷分析結果的準確性，檢查并分析產生誤差的原因，采取減小誤差的有效措施，不斷提高分析結果的準確度。

3 保證精度的方法

3.1 樣品制備

樣品激發(fā)之前必須將表面氧化物去除，要求表面光滑平整，用適合于本儀器樣品的銑床銑削或砂紙干磨，加工完后馬上分析。如果樣品放置太久，對分析結果會產生影響。用銑床加工，銑樣厚度需≥0.8mm[1]，既保證了樣品表面的光潔度，試樣也不過熱。如用砂紙加工，砂紙一定不要被高合金含量的樣品污染。例如先用于低合金樣品，再用于高合金樣品。樣品必須在清潔的、規(guī)范的砂紙上磨，磨完后沒有先前激發(fā)留下的激發(fā)的痕跡。且需確保樣品在磨的過程中沒有過熱，樣品與砂紙只有短暫的接觸，如果需要，樣品應該用水冷卻，再干燥，再盡可能短的時間干磨。磨好的表面一定不要玷污，例如不能用手觸摸。

3.2 設備維護

有規(guī)律地對設備進行檢查，確保做到每班維護、每周維護、每月維護。

(1)在產生火花的過程中，火花臺上會出現(xiàn)黑色沉積物(金屬冷凝物)。這些金屬冷凝物會在電極和火花臺壁之間產生傳導連接。每班維護要檢查氬氣供給、供電是否正常、檢查激發(fā)斑點，檢查氬氣排出系統(tǒng)是否暢通，清理火花臺，每2小時做儀器校正。每次激發(fā)前用紙巾擦拭火花臺，再用電極刷刷好電極，如果電極頭變形，必須更換。

(2)每周維護要清理火花室、檢查更換過濾盒用水、清理微塵過濾盒，必要時更換。

(3)每月維護要清理透鏡、儀器的灰塵、抽真空系統(tǒng)、空氣過濾器。

(4)標準化操作

想要得到精準的分析結果，就要制定并遵守作業(yè)指導書，要在使用中嚴格標準化操作。

降低各種因素如氬氣、實驗室溫濕度、通道選擇、標準物質等引起的誤差。首先在儀器數(shù)據(jù)穩(wěn)定，激發(fā)斑點正常的情況下，做好光譜儀描跡，描跡結束后要確認描跡的結果是否正常，如有異常要查找對應的原因，重新做描跡。然后做光譜儀標準化，與描跡一樣，要確認儀器已經(jīng)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)再去做標準化。做完標準化后要檢查標準的系數(shù)及截距,一般系數(shù)要接近1，截距要小于低點光強值的5%。如有異常情況及時分析原因，做好必要的維護后重新標準化。再進行控制試樣分析，須確認儀器工作狀態(tài)穩(wěn)定，激發(fā)斑點正常，分析程序選擇正確。控制試樣最后得到的系數(shù)一般要求在0.9～1.1之間，對于含量很低的可以適當放寬到0.8～1.2之間，如發(fā)現(xiàn)分析值不在范圍以內，查找原因后就必須重新做標準化和控制樣品。最后才能做樣品測試，確認儀器處于正常穩(wěn)定狀態(tài)，分析程序選擇正確，選擇分析該試樣所要用的控制樣品，分析試樣2～3次后取比較接近的兩個點保存。

4 常見故障處理

4.1 激發(fā)點不好

(1)樣品本身存在缺陷；鑄造時有氣孔、夾雜、裂紋；或者是在樣品制備時導致的；磨制或車銑不平導致在激發(fā)樣品時漏氣，或冷卻液(如水或酒精)沒有完全揮發(fā)；重新準備樣品或換其他樣品來確認。

(2)氬氣不純：氬氣純度達不到規(guī)定的要求；氬氣凈化機的凈化功能失效；管道漏氣導致氬氣不純。

(3)光譜儀本身的問題：如清理激發(fā)臺時沒有裝配好，或使用了酒精擦洗絕緣杯后沒有完全揮發(fā)，或用酒精清理透鏡后沒有完全揮發(fā)就裝配，或激發(fā)臺變形導致激發(fā)過程漏氣，也有可能是輔助電極損壞。

4.2 出現(xiàn)不激發(fā)的現(xiàn)象

首先將外圍原因排除,如氣體的純度,是否在清理激發(fā)臺時使用了大量的酒精的因素；然后查看儀器報警；檢查光源的過壓燈是否亮,如果亮且氣體的質量沒有問題的情況下,檢查輔助電極是否損壞、再檢查光源內部的保險絲情況。

4.3 激發(fā)聲音時斷時續(xù)

檢查有無報警；檢查氣體的質量,如果剛清理過激發(fā)臺可能是使用過酒精,酒精沒有揮發(fā)完全；檢查輔助電極,重點還是在激發(fā)的氛圍有問題。

4.4 分析控制樣品時突然發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移很大，無法分析

4.4.1 方法一

首先選擇一塊平時測得較好的標樣選擇正確的分析程序，如不確定原程序是否有更改可以選擇備份程序做檢測，確認激發(fā)斑點正常后，確認其分析結果是否正常，確認偏差情況，如偏差不大，做以下檢查。

(1)如激發(fā)斑點異常，首先確認激發(fā)過程和氣流量是否正常，若正常再確認火花室內有沒進水，其次確認氬氣狀態(tài)，凈化器是否很久未再生了，最后確認電極高度。

(2) 以上檢查如有異常，調整后先測試剛才測試的標樣，如結果還是相差挺大可以做描跡和標準化后再做測量。

4.4.2 方發(fā)二

如分析數(shù)據(jù)偏差非常大，這時將數(shù)據(jù)切換到絕對光強，查看光強看是否有明顯異常。必要時可以用隨機標準化樣內標RE12和RN19去分析對比原始的強度，確認是否強度有異常。

(1)如無明顯異常可以做描跡和標準化再測相應的標樣。

(2)如有異常，可以先檢查恒光和暗電流測試的結果與原始值作對比，如無異常說明檢測電路部分無異常，問題可能出在光路上，接著可以去檢查光路上是否有東西堵了，檢查快門和壓舌板動作是否正常。如有異常說明檢測電路有異常，這種情況下首先要確定是哪部分出現(xiàn)異常，這可以從異常的通道分布來分析，如是光電管通道就有三種原因：一是光電管本身壞了，二是積分板有異常，三是AD轉換板有異常，可以將通道之間相互更換檢查。如是CCD通道確認是否是某一波長范圍的強度異常，那很可能是電路板故障，也同樣可以通過調換測試找出故障原因。

4.5 作完漂移校正后Alpha、Beta值報警

(1) 檢查儀器的狀態(tài)是否正常,激發(fā)點是否正常,是否有其他的報警。

(2)如果突然變大,檢查標準化的樣品的順序是否正常。

(3)作疲勞燈與歷史數(shù)據(jù)對比。

(4)同時與以前的標準化記錄做一個對比,如果發(fā)現(xiàn)某元素的Alpha/Beta是逐漸上升的,并且Alpha值并沒有超過0.5～2.0的范圍一般不會影響該元素分析結果的準確度。

5 結論

光譜分析主要是用于比較的方式，主要特點是速度快，精準度高，想要確保分析的數(shù)據(jù)精準度足夠滿足標準，就要按周期對設備進行維護保養(yǎng)，嚴格標準化操作，按要求校準和分析，在使用過程中有異常情況及時查看、判斷，確保設備正常運行，數(shù)據(jù)準確。