直讀光譜儀在鉛合金分析中的應用（ZT）

一、直讀光譜儀的慨況

原子發射光譜分析的原理是用電?。ɑ蚧鸹ǎ┑母邷厥箻悠分性貜墓虘B直接氣化并被激發而發射出元素的特征波長，用光柵分光后，成為按波長排列的“光譜"，這些元素的特征光譜線通過出射狹縫，射入各自的光電倍增管，光信號變成電信號，經儀器的控制測量系統將電信號積分并進行模/數轉換，然后由計算機處理，并得出元素的百分含量。從以上原理可以看出原子發射光譜分析，有其適合于配合鋅合金廠爐前分析的優點，其特點如下：

1.  爐中取的樣品只要打磨掉表面氧化皮，固體樣品放在樣品臺上激發，免去了化學分析鉆取試樣的麻煩。對于鋁及銅、鋅等有色金屬樣品而言，可用小車床車去表面氧化皮。

2.  從樣品激發到計算機報出元素分析含量需20-30秒鐘，速度快，縮短冶煉時間，成本降低。是對那些容易燒損的元素，更便于控制其成份。

3.  樣品中要分析的元素（幾個甚至十幾個）可以一次同時分析出來，對于牌號復雜的產品，要求分析元素越多越合算，經濟效益好。

4.  分析精度高，可以控制產品的化學成份，它能符合國家標準的規格，甚至可將合金成份控制到規格的中下限，以節省中間合金或鐵合金的消耗。

5.  分析數據可以從計算機打印出來或存入軟盤中，作為記錄。

二、直讀光譜分析條件的選擇

1、 光源參數

    發射光譜分析的準確度和靈敏度和光源的條件密切相連。而只有對光源條件進行試驗后，才能確定選擇出鋅合金的分析條件。電容、電感、電阻這三個電學參數對分析元素的再現性是很重要的?，F在我們使用的直讀分析儀的光源參數，生產廠已調整好了，因此可改變的參數就是放電次數。

2、電極間距的選擇

    激發對電極間距的大小對分析精度是有很大影響的，電極間距過大穩定性差，又難于激發，精度差。電極間距較小，固然激發容易，可是隨著放電次數的增加，輔助電極凝聚物質增加，容易造成長尖使得間距變小，這樣也會影響分析精度，向距變化敏感的分析元素分析精度更差。所以電極間距不能過大也不能過小，一般分析間隙采用4-5毫米。

3、 氬氣流量的選擇

    發射光譜分析的準確度和靈敏度與分析間隙中的激發氣氛有很大關系?；鸹ㄊ抑械目諝?主要是O2，N2和水蒸汽)對紫外光有強烈的吸收作用，使譜線的強度變弱，分析靈敏度下降，同時在激發過程中由于選擇性氧化，產生第三元素的影響，也使分析再現性變差。激發過程中產生的大量金屬蒸汽，容易污染聚光鏡和火花室，也會影響分析精度。為了在分析合金元素時避免空氣的影響，激發放電過程要在惰性氣體氬氣氣氛中進行。同時激發過程中生成的金屬蒸氣排出火花室。氬氣的流量、壓力不僅需要合適而且要穩定。否則會得不到分析結果。氬氣流量小，不能排除火花室中的空氣和試樣激發分解出來的含氧化物結果會引起擴散放電，因此氬氣流量不能過小。氬氣流量過大，使激發樣品的火花產生跳動，同時造成費氬。一般大流量沖洗為5-8升／分，激發流量3-5升／升，惰性流量為0.5升／分～1升／分。

4、激發電極的選擇

    發射光譜分析用的激發電極種類很多，有碳，銅、鋁、鎢、銀…根據分析方法、分析對象而選用不同的激發電極。選擇的原則是要較好的分析精密度。被分析的元素不應在激發電極材料中。電侵蝕要小。在光電光譜分析時，還要能連續多次使用，以便增加分析速度。但用單向放電的激發光源，在放電時激發電極易被侵蝕，因此采用鎢棒作激發電極，用鎢電極一般不容易長尖，一般可連續使用數百次也不要清理電極一次。

5、內標元素線的選擇

    對于分析任務不同，選擇的內標元素也是不同。分析鋅合金時，我們采用鋅為內標元素。分析鎳合金時，采用鎳為內標元素。分析鋁合金時，采用鋁為內標元素。 生產廠家根據用戶的生產任務可以配置好幾個內標元素，就可以分析不同基體的生產任務。

三、對光譜標樣的具體要求

光電直讀光譜分析是利用工作曲線來測定試樣中元素的含量的。只有在工作曲線能準確反映樣品中元素含量與譜線強度之間關系，才能得到準確的分析結果，標樣質量的好壞，直接影響工作曲線位置的確定，從而影響分析的準確度。為此對標準樣做如下具體要求。

1．組成標樣的各元素的含量要準確，化學定值結果要準確。

2．標樣中的各組成分要分布均勻?；瘜W成分的均勻性和光譜均勻性要好。

3．標樣和分析試樣的組成要基本一致。

4．標樣與分析試樣的組織結構力求一致。

5．一套標樣中分析元素的含量范圍應比需要分析的含量范圍寬。在各號標樣中的內標元素含量變化要小。

6．組成一套標樣的分析元素含量要有良好的均勻分布性。

7．標樣的形狀尺寸與分析試樣相似。

8．曲線標樣經激發以后，成線性要非常好。

四、 分析試樣及其制備

分析試樣及其制備工作是光譜實驗室基礎重要的工作之一。一個分析結果是否有意義(即是否能夠正確判定產品質量或指導生產)，直接取決于試樣是否有代表性，為了使分析試樣有代表性，重視取樣和制備兩個方面的工作。如果取樣和加工制備存在問題，得出錯誤的分析結果，甚至導致產品成批報廢和原材料的浪費，給公司財產造成不應有的損失。因此每一個分析工作者都重視試樣的取樣和制備工作。一般規定：

①鋅液取樣之前，進行充分的攪拌，使鋅中各元素分布均勻，有充分的代表性。

②使用取樣鋼模要求清潔，防止其他雜質帶入試樣模中，造成分析結果不準確。

③制樣工作者要認真遵守制樣規程和設備維護，安全使用規程等。保障試樣加工的質量，把好分析檢驗的第一關。

④ 制備試樣都防止油污，灰塵和其它雜質帶人試樣，因此所用工具、設備和環境等都保持整潔。

⑤鋅樣用車床加工后，試樣內部應無氣孔、裂紋、夾渣等；如有嚴重的缺陷應該重新取樣。

⑥ 試樣收發要按規定進行，制備過程應按編爐號順序進行，加工完的塊狀樣品均須貼標簽并注明牌號，爐號，爐次，日期，次數，分析班次等，為了便于復驗，剩余試樣保存三個月。

五、選擇分析條件

為了保障分析結果的準確，在日常工作中，應選擇分析條件。

1．選擇室內溫度條件、濕度條件和氬氣純度。

2．選擇光源的準確放電參數。

3．電極的清理。

4．日常的標準化工作。標準樣品工作。

5．測光精度。

六、曲線標準化

工作曲線受很多因素的影響，這些影響往往會造成曲線的移動。造成曲線移動的因素很多，透鏡受到污染形成涂層而引起、激發過程中電極長尖現象，氬氣流量，壓力、純度的變化等原因也能造成曲線的漂移。為了把標準曲線恢復到原來工作曲線上來，需要用標準化樣品對儀器進行標準化校正。通常在每天分析前需要進行標準化，即使儀器性能穩定，每天至少也要進行標準化，通常每8小時標準化進行一次。

七、 分析誤差及其分類

應用光電直讀光譜分析方法測定試樣中元素含量時，所得結果與真實含量通常是不一致的，總是存在著誤差和偏差。這里所講的誤差是指每次測量的數值與真值之間的差值。而偏差是指每次測得的數值與多次測量平均值之差。根據誤差的性質及其產生原因，誤差可分為：系統誤差(恒定誤差)、偶然誤差(隨機誤差)和過失誤差三種。我們在工作中要盡量避免這些誤差的的存在，盡可能的使誤差最小化。

八 誤差的主要原因

1．氬氣不純：當氬氣中含有氧和水蒸汽時，使激發斑點變壞。如果氬氣管道與電極架有污染物排不出去，或有泄漏時，分析結果變差。

2．試樣要求表面平整，當試樣放在電極架上時，不能有漏氣現象。如有漏氣，激發試樣的聲音不正常。激發斑點變白。

3．分析樣品與控制標樣的車紋粗細要一致，不可有交叉紋，車樣用力不要過大，而且用力要均勻，一定要堅持最后一刀是自動刀，最后一刀不要太厚，太厚會使樣品溫度過高，分析結果會不準確。

4．試樣不能有偏析、裂紋、氣孔等缺陷，試料要有代表性。

5．電極的頂尖應當具有角度使光軸不得偏離中心。放電間隙應當保持不變，否則聚焦在分光儀的譜線強度會改變。

6．出射狹縫的位置變化受溫度的影響大，因此保持分光室內的恒溫系統32C±0.1C很重要還要求室內保持溫度相同，使出射狹縫很難偏離。

7．電源電壓變化容易引起激發單元的放電電壓的改變，電源電壓要求10%以內。

8．溫度和濕度的變化。室內溫度的增加會增加光電倍增管的暗電流、降低信／噪比。濕度大容易產生高壓元件的漏電、放電現象，使分析結果產生不穩定。