摘要：近年來，經(jīng)濟(jì)隨著社會(huì)的進(jìn)步得到的快速發(fā)展，我國的材料技術(shù)不斷進(jìn)行著革新和進(jìn)步。企業(yè)對(duì)材料化學(xué)的控制要求不斷提高。光電直讀光譜儀能夠快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行分析和處理信息，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文將對(duì)光電直讀光譜儀的工作原理進(jìn)行闡述，并對(duì)光電直讀光譜儀的誤差進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：光電直讀；光譜儀；工作原理；誤差

引言

由于我國材料技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)企業(yè)對(duì)材料化學(xué)成分的控制要求越來越高，而傳統(tǒng)化學(xué)分析方法速度慢、分析范圍小，極大地制約了材料技術(shù)的發(fā)展，而光電直讀光譜儀具有速度快、準(zhǔn)確度高、操作簡單、分析范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是化學(xué)分析方法無法比擬的。因此，逐漸受到廣大用戶的歡迎。

1光電直讀光譜儀概述

1.1光電直讀光譜儀的工作原理

在對(duì)物質(zhì)的成分進(jìn)行檢測的過程中，由于在不同的物質(zhì)當(dāng)中，存在有不同的屬性，在這樣的情況下，物質(zhì)當(dāng)中的不同組成成分，在一定條件下發(fā)射的光譜特征不同，人們就可以利用這樣的屬性，來對(duì)不同的物質(zhì)進(jìn)行區(qū)別。光具有一定的波動(dòng)性質(zhì)，光的顏色不同，所產(chǎn)生的波長也就不同，按照波長的不同，可以將其進(jìn)行相應(yīng)的排列，這樣的光就是所謂的光譜，而相應(yīng)的物質(zhì)能夠?qū)庾V進(jìn)行發(fā)射，并且不同的物質(zhì)能夠?qū)膺M(jìn)行相應(yīng)的吸收和散射，根據(jù)這樣的情況，可以對(duì)物質(zhì)所發(fā)出的光譜用分光儀器進(jìn)行檢測，以此來對(duì)其中的組成成分進(jìn)行確定。從目前的情況來看，利用光電直讀光譜儀來對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行檢測的過程中，其自動(dòng)化程度較高，同時(shí)分析的速度較快，能夠滿足人們目前的檢測需要，另外，利用光電光譜法可以在同一條件下來對(duì)不同含量的元素進(jìn)行同時(shí)檢測，而且檢測的結(jié)果精度較高，使用的成本較高，根據(jù)以上使用優(yōu)勢，利用光電直讀光譜儀來對(duì)物質(zhì)中的成分進(jìn)行檢測，已經(jīng)普遍被人們所接受，并且進(jìn)行應(yīng)用，其主要應(yīng)用范圍包括金屬機(jī)械加工、建筑材料、電池和石油化工等行業(yè)。

1.2光電直讀光譜儀的特點(diǎn)

光電直讀光譜儀是一種以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為基礎(chǔ)的較為快速的分析方法，有以下特點(diǎn)：（1）操作簡單、自動(dòng)化程度高；（2）分析范圍廣、速度快；（3）分析誤差小、靈敏度高。分析鉛成分時(shí)只需單人操作，幾十種元素的化驗(yàn)結(jié)果需由打印機(jī)打印出化驗(yàn)報(bào)告，整個(gè)過程幾乎全部由機(jī)器來完成。化驗(yàn)結(jié)果可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)成百上千套，便于日后整理查詢，尤其適用于配制合金時(shí)爐前快速分析，及時(shí)調(diào)整合金的成分。使用前首先應(yīng)確定直讀光譜儀的基體，根據(jù)不通需求可安裝不同的基體如鐵基、銅基、鉛基，如化驗(yàn)鉛成份即采用鉛基。其次是需要化驗(yàn)的元素在直讀光譜儀是否有通道，通道一般在選定供貨商后，第一滿足當(dāng)前元素及含量使用的范圍，第二是滿足準(zhǔn)備近期開發(fā)新產(chǎn)品可能化驗(yàn)的元素和含量的范圍，最后再根據(jù)國內(nèi)外行業(yè)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，確定未來發(fā)展趨勢所使用元素及含量的范圍，根據(jù)以上三個(gè)方面來確定所化驗(yàn)的元素及其含量的范圍通道既能滿足當(dāng)前任務(wù)的需用，同時(shí)也為企業(yè)以后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。光電直讀光譜儀根據(jù)波長范圍不同可分為真空型和非真空型，非真空型儀器工作波長范圍一般為紫外區(qū)和可見區(qū)，而真空型儀器則可應(yīng)用于更短波長范圍，按通道分為單通道光譜儀和多通道光譜儀，蓄電池行業(yè)一般多采用真空型多通道光譜儀。

2光電直讀光譜儀的誤差分析

2.1系統(tǒng)誤差的來源

（1）標(biāo)樣和試樣中的含量和化學(xué)組成不完全相同時(shí)，可能引起基體線和分析線的強(qiáng)度改變，從而引入誤差。

（2）標(biāo)樣和試樣的物理性能不完全相同時(shí)，激發(fā)的特征譜線會(huì)有差別從而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

（3）澆注狀態(tài)的鋼樣與經(jīng)過退火、淬火、回火、熱軋、鍛壓狀態(tài)的鋼樣金屬組織結(jié)構(gòu)不相同時(shí)，測出的數(shù)據(jù)會(huì)有所差別。

（4）未知元素譜線的重疊干擾。如熔煉過程中加入脫氧劑、除硫磷劑時(shí)，混入未知合金元素而引入系統(tǒng)誤差。

（5）要消除系統(tǒng)誤差，必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)樣品制備規(guī)定要求。為了檢查系統(tǒng)誤差，就需要采用化學(xué)分析方法分析多次校對(duì)結(jié)果。

2.2光電直讀光譜儀偶然誤差分析

通過對(duì)偶然誤差的產(chǎn)生原因的分析能夠找到減少誤差的方法，提高分析準(zhǔn)確度，光電直讀光譜儀偶然誤差的主要來源有：（1）與樣品成分不均勻有關(guān)的誤差σ1。因?yàn)楣怆姽庾V分析所消耗的樣品很少，樣品中元素分布的不均勻性、組織結(jié)構(gòu)的不均勻性，導(dǎo)致不同部位的分析結(jié)果不同。不均勻性的主要原因是：鋼冶煉過程中帶人夾雜物、在樣品熔煉過程中產(chǎn)生的偏析，試樣加工過程中夾入的砂粒和金屬元素，試樣研磨過熱、試樣磨面放置時(shí)間太長和壓上指紋等因素、試樣在取樣冷卻過程中的缺陷、氣孔、裂紋、砂眼造成激發(fā)室氣體純度不高；（2）與激發(fā)試樣的光源不穩(wěn)定的誤差σ2產(chǎn)生的主要原因是：電源電壓的波動(dòng)，光源參數(shù)的偶然變化、激發(fā)光點(diǎn)不穩(wěn)，電極激發(fā)次數(shù)多造成長尖現(xiàn)象，改變分析間隙的距離、激發(fā)氬氣電極架的污物清理等；（3）與測光有關(guān)的誤差σ3。產(chǎn)生的主要原因是：與電源電壓的波動(dòng)有關(guān)，與倍增管的高壓電源穩(wěn)壓有關(guān)，與放大器的穩(wěn)定有關(guān)。與元素的積分電容、元素通道的穩(wěn)定有關(guān)。綜合上述用測光精度指標(biāo)來衡量。最好達(dá)到≤0.2%，與選擇的分析條件有密切關(guān)系。氬氣的純度和流量壓力的瞬時(shí)變動(dòng)。予燃、沖洗、積分時(shí)間的選擇，電學(xué)參數(shù)的選擇等。由此可知，光電光譜分析總誤差中包含著：樣品不均勻誤差、測光誤差、和光源誤差三個(gè)大部分。除此以外應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)以后，計(jì)算誤差可以忽略不計(jì)。特別應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是：在制作光譜分析標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，用化學(xué)分析的結(jié)果當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)值，也同樣存在著系統(tǒng)誤差問題，所以在制定光電直讀分析的總誤差時(shí)，也包含著化學(xué)分析的誤差。為了降低分析誤差，往往采取重復(fù)多次分析的辦法來達(dá)到。當(dāng)誤差曲線是正態(tài)分布時(shí)，重復(fù)K次的平均結(jié)果的誤差式中σ為單次分析誤差。

3光電直讀光譜儀檢測的誤差消除對(duì)策

3.1提高操作人員的檢測水平

在檢測的過程中，工作人員是其中的主導(dǎo)者，操作人員的專業(yè)水平和操作能力直接決定了檢測的準(zhǔn)確程度，在這樣的情況下，需要保證操作人員對(duì)樣品和分析方法有著足夠深的認(rèn)識(shí)，另外，也需要保證操作人員的整體操作熟練程度；同時(shí)，也需要檢測人員需要較深的質(zhì)量控制意識(shí)；最后，由于分析過程所用的時(shí)間較長，這就需要檢測人員的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，才能專心的來完成整個(gè)檢測工作。

3.2樣品和檢測環(huán)境

在對(duì)樣品進(jìn)行檢測之前，需要根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，來對(duì)樣品的代表性、熱處理狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行分析，另外需要對(duì)樣品成分的均勻性進(jìn)行及時(shí)控制，保證組成結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，在對(duì)樣品進(jìn)行磨制的過程中，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)來采取合適的方法；另外，需要對(duì)進(jìn)行樣品檢測環(huán)境的溫度、濕度照明和電磁干擾等條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，以此來保證儀器的整體穩(wěn)定性。

綜上所述，對(duì)光電直讀光譜儀的工作原理、測量誤差進(jìn)行了分析，指出了影響分析結(jié)果準(zhǔn)確性的原因及誤差的性質(zhì)和來源，希望能更好地指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)，進(jìn)而推廣使用光電直讀光譜儀。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛晶晶.光電直讀光譜誤差產(chǎn)生的原因及分析[J].化工管理，2016（17）

[2]李震夏.世界有色金屬材料成分與性能手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：高增愛，身份證號(hào)碼：622201198606117512.