光電直讀光譜儀在不銹鋼檢測過程中的應用分析

西寧特殊鋼股份有限公司 青海省冶金產品研究與開發重點實驗室 青海 西寧 810005

1 光電直讀光譜儀的理論概述

1.1 光電直讀光譜儀的工作原理

光譜儀是一種檢測分析信息變化的儀器。在光與物質相互作用的過程中，物質內部之間的能級間發生電子躍遷，從而物質對光進行反應時一些信息發生變化，如在吸收光線時在波長和強度上發生改變。光譜儀是檢測這種變化的重要分析方法，對于生產、技術和應用層面都有著舉足輕重的地位。其工作原理是測定金屬樣本和電極之間由于產生放電與電弧等現象產生的輝線光譜，進而對樣本檢測金屬中所含有的元素進行定量分析。分析方法是通過光源電源產生光通過聚光透鏡進入導向凹面衍射光柵，讀取其凹面分光需要的光譜線即可，光電倍增管將其轉化為電流。

1.2 光電直讀光譜儀的相關應用

目前，光電直讀光譜儀應用在很多領域，如航天工程，鋼鐵行業，質量檢測，電池制造和機械冶金等。它可以對黑色金屬和有色金屬的元素成分進行分析，既可以用于出廠檢定，也可以保障實驗室實驗檢測順利進行[1]。

2 光電直讀光譜儀在不銹鋼檢測過程中的誤差分析

鋼鐵是一種黑色金屬，當檢測出含碳量大于 2.14%時通常稱作鐵，含碳量比這個數值低時叫作鋼。其中，由于元素的含量不相同，又將剛分成了五種不同的名稱。光電直讀光譜儀作為分析鋼鐵不可或缺的器材，與光電技術和其他相關技術相結合，從而對鋼鐵中的元素進行分析。但是，檢測的數據結果即使在完全相同的條件下進行也是無法完全一致的，誤差的來源需要進一步的分析和探討。

2.1 系統誤差

從系統誤差是在多次試驗進行后由于某些因素形成一定規律性的誤差，它的數值和符號在一次實驗中是不變的。此時，利用光電直讀光譜儀檢測不銹鋼時只有改變條件才能發現并縮減系統誤差。在分析過程中，首先，不銹鋼金屬合金元素標準樣本經過一系列的熱處理后性質結構的變化可能會引入系統誤差。其次，譜線強度和傳感器工作條件的改變會對技法和參數產生影響從而產生系統誤差。

最后，讀數偏差和儀器處理不當也是產生系統誤差的原因。

2.2 偶爾誤差

偶爾誤差的出現是在多次分析過程中隨機的不確定因素而導致的，如樣本結構不均勻，室溫上升或者下降，光源不穩定或電壓的波動等。偶爾誤差的大小和符號是不確定的，但是如果對不銹鋼材料檢測進行多次重復，可以發現正誤差和負誤差基本上出現的概率是相同的。縮小偶爾誤差的難度要小于系統誤差，需要在檢測過程中找到誤差產生的原因進行改善。

2.3 過失誤差

一方面，過失誤差可能是操作者的差錯導致的誤差，比如光電直讀光譜儀的工作人員不夠細心，在操作時沒有規范操作或者本身技術能力不過關導致檢測結果出現誤差。另一方面，標本和儀器的維護和清理不到位，例如在不銹鋼檢測過程中需要對表面清潔然后送檢，這一步驟如果沒有認真對待同樣會造成過失誤差。最后，環境因素也會對實驗數據產生影響，這些因素都是可以人的合理操作下進行完善的[2]。

3 完善光電直讀光譜儀在不銹鋼檢測應用的有效途徑

3.1 以相關標準為基礎正確取樣

在光電直讀光譜儀檢測不銹鋼樣品的應用過程中，樣本的質量至關重要，取樣方法需要十分精細。為了提升檢驗精度，首先，在爐前分析時需要快速紅切爐內樣本，遇到樣本中有裂紋和雜質時要選擇其他新的樣本。其次，為保證準確的分析結果，將含碳量不高的紅料放入流水中快速冷卻以形成馬氏體和奧氏體，將含碳量較高的不銹鋼采取暖冷方法以減少裂縫出現的可能。最后，對不銹鋼樣本充分白口化，在取樣過程中按照標準操作，并且對不同的材料選取不同的研磨工具用于減少由于樣本表面氧化層進入的誤差。

3.2 提升操作人員檢測水平

操作人員的能力水平和工作素質在不銹鋼檢測應用中十分重要。在實驗前，應當加強對檢測人員的心理和能力培訓工作，做到技術熟練，水平程度高，并且熱愛自己的工作，愿意克服困難，有敬業精神。在實驗時，盡量避免由于操作不當而帶來的誤差，樹立安全和質量第一的意識，對用光電直讀光譜儀在不銹鋼檢測的操作中注意每一處細節。在實驗后，把過程和結果進行標準化分析，多觀察，多思考以降低分析誤差。

3.3 定期維護檢測設備

在實際操作過程中，光電直讀光譜儀的正確安裝和調試，以及清潔性也十分重要。如果儀器透鏡上有灰塵，儀器的檢測準確率也會下降。因此，工作人員對實驗環境需要長期并且細致的維護，做到分光計的精度高，光電直讀光譜儀分析透鏡無雜質無灰塵并且準確率有保障。

3.4 及時監測不銹鋼樣品和操作環境

為保證光電直讀光譜儀可以高效發揮作用，在檢測不銹鋼樣本之前應確保樣品中元素分布及其組織結構需要分布均勻，保證鋼冶煉過程和樣本加工中無雜物，對樣本研磨溫度和放置時間進行把控，選擇恰當的研磨方法。此外，需要保證電源電壓，倍增管的高壓電源穩壓以及放大器的穩定性，維護光電直讀光譜儀的工作環境以控制誤差。

4 結束語

本文圍繞光電直讀光譜儀在不銹鋼檢測過程中的應用展開了深入的探究，從光電直讀光譜儀的概念與特性出發，提出了完善光電直讀光譜儀在不銹鋼檢測應用的有效途徑。在日后不銹鋼檢測的研究工作中，還需要對其其他減少誤差進行更深層次的分析研究，為更高精度及準確率的檢測材料做準備。