一、直讀光譜儀的慨況

原子發(fā)射光譜分析的原理是用電弧（或火花）的高溫使樣品中元素從固態(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)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(hào)變成電信號(hào)，經(jīng)儀器的控制測(cè)量系統(tǒng)將電信號(hào)積分并進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由計(jì)算機(jī)處理，并得出元素的百分含量。從以上原理可以看出原子發(fā)射光譜分析，有其適合于配合鋅合金廠爐前分析的優(yōu)點(diǎn)，其特點(diǎn)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(tái)上激發(fā)，免去了化學(xué)分析鉆取試樣的麻煩。對(duì)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(fā)到計(jì)算機(jī)報(bào)出元素分析含量需20-30秒鐘，速度快，縮短冶煉時(shí)間，成本降低。是對(duì)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(gè)甚至十幾個(gè)）可以一次同時(shí)分析出來，對(duì)于牌號(hào)復(fù)雜的產(chǎn)品，要求分析元素越多越合算，經(jīng)濟(jì)效益好。

4.  分析精度高，可以控制產(chǎn)品的化學(xué)成份，它能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，甚至可將合金成份控制到規(guī)格的中下限，以節(jié)省中間合金或鐵合金的消耗。

5.  分析數(shù)據(jù)可以從計(jì)算機(jī)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(shù)

    發(fā)射光譜分析的準(zhǔn)確度和靈敏度和光源的條件密切相連。而只有對(duì)光源條件進(jìn)行試驗(yàn)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(gè)電學(xué)參數(shù)對(duì)分析元素的再現(xiàn)性是很重要的。現(xiàn)在我們使用的直讀分析儀的光源參數(shù)，生產(chǎn)廠已調(diào)整好了，因此可改變的參數(shù)就是放電次數(shù)。

2、電極間距的選擇

    激發(fā)對(duì)電極間距的大小對(duì)分析精度是有很大影響的，電極間距過大穩(wěn)定性差，又難于激發(fā)，精度差。電極間距較小，固然激發(fā)容易，可是隨著放電次數(shù)的增加，輔助電極凝聚物質(zhì)增加，容易造成長尖使得間距變小，這樣也會(huì)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(fā)射光譜分析的準(zhǔn)確度和靈敏度與分析間隙中的激發(fā)氣氛有很大關(guān)系。火花室中的空氣(主要是O2，N2和水蒸汽)對(duì)紫外光有強(qiáng)烈的吸收作用，使譜線的強(qiáng)度變?nèi)?，分析靈敏度下降，同時(shí)在激發(fā)過程中由于選擇性氧化，產(chǎn)生第三元素的影響，也使分析再現(xiàn)性變差。激發(fā)過程中產(chǎn)生的大量金屬蒸汽，容易污染聚光鏡和火花室，也會(huì)影響分析精度。為了在分析合金元素時(shí)避免空氣的影響，激發(fā)放電過程要在惰性氣體氬氣氣氛中進(jìn)行。同時(shí)激發(fā)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(wěn)定。否則會(huì)得不到分析結(jié)果。氬氣流量小，不能排除火花室中的空氣和試樣激發(fā)分解出來的含氧化物結(jié)果會(huì)引起擴(kuò)散放電，因此氬氣流量不能過小。氬氣流量過大，使激發(fā)樣品的火花產(chǎn)生跳動(dòng)，同時(shí)造成費(fèi)氬。一般大流量沖洗為5-8升／分，激發(fā)流量3-5升／升，惰性流量為0.5升／分～1升／分。

4、激發(fā)電極的選擇

    發(fā)射光譜分析用的激發(fā)電極種類很多，有碳，銅、鋁、鎢、銀…根據(jù)分析方法、分析對(duì)象而選用不同的激發(fā)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(yīng)在激發(fā)電極材料中。電侵蝕要小。在光電光譜分析時(shí)，還要能連續(xù)多次使用，以便增加分析速度。但用單向放電的激發(fā)光源，在放電時(shí)激發(fā)電極易被侵蝕，因此采用鎢棒作激發(fā)電極，用鎢電極一般不容易長尖，一般可連續(xù)使用數(shù)百次也不要清理電極一次。

5、內(nèi)標(biāo)元素線的選擇

    對(duì)于分析任務(wù)不同，選擇的內(nèi)標(biāo)元素也是不同。分析鋅合金時(shí)，我們采用鋅為內(nèi)標(biāo)元素。分析鎳合金時(shí)，采用鎳為內(nèi)標(biāo)元素。分析鋁合金時(shí)，采用鋁為內(nèi)標(biāo)元素。 生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的生產(chǎn)任務(wù)可以配置好幾個(gè)內(nèi)標(biāo)元素，就可以分析不同基體的生產(chǎn)任務(wù)。

三、對(duì)光譜標(biāo)樣的具體要求

光電直讀光譜分析是利用工作曲線來測(cè)定試樣中元素的含量的。只有在工作曲線能準(zhǔn)確反映樣品中元素含量與譜線強(qiáng)度之間關(guān)系，才能得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，標(biāo)樣質(zhì)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(zhǔn)確度。為此對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣做如下具體要求。

1．組成標(biāo)樣的各元素的含量要準(zhǔn)確，化學(xué)定值結(jié)果要準(zhǔn)確。

2．標(biāo)樣中的各組成分要分布均勻。化學(xué)成分的均勻性和光譜均勻性要好。

3．標(biāo)樣和分析試樣的組成要基本一致。

4．標(biāo)樣與分析試樣的組織結(jié)構(gòu)力求一致。

5．一套標(biāo)樣中分析元素的含量范圍應(yīng)比需要分析的含量范圍寬。在各號(hào)標(biāo)樣中的內(nèi)標(biāo)元素含量變化要小。

6．組成一套標(biāo)樣的分析元素含量要有良好的均勻分布性。

7．標(biāo)樣的形狀尺寸與分析試樣相似。

8．曲線標(biāo)樣經(jīng)激發(fā)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(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)重要的工作之一。一個(gè)分析結(jié)果是否有意義(即是否能夠正確判定產(chǎn)品質(zhì)量或指導(dǎo)生產(chǎn))，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(gè)方面的工作。如果取樣和加工制備存在問題，得出錯(cuò)誤的分析結(jié)果，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品成批報(bào)廢和原材料的浪費(fèi)，給公司財(cái)產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失。因此每一個(gè)分析工作者都重視試樣的取樣和制備工作。一般規(guī)定：

①鋅液取樣之前，進(jìn)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(zhì)帶入試樣模中，造成分析結(jié)果不準(zhǔn)確。

③制樣工作者要認(rèn)真遵守制樣規(guī)程和設(shè)備維護(hù)，安全使用規(guī)程等。保障試樣加工的質(zhì)量，把好分析檢驗(yàn)的第一關(guān)。

④ 制備試樣都防止油污，灰塵和其它雜質(zhì)帶人試樣，因此所用工具、設(shè)備和環(huán)境等都保持整潔。

⑤鋅樣用車床加工后，試樣內(nèi)部應(yīng)無氣孔、裂紋、夾渣等；如有嚴(yán)重的缺陷應(yīng)該重新取樣。

⑥ 試樣收發(fā)要按規(guī)定進(jìn)行，制備過程應(yīng)按編爐號(hào)順序進(jìn)行，加工完的塊狀樣品均須貼標(biāo)簽并注明牌號(hào)，爐號(hào)，爐次，日期，次數(shù)，分析班次等，為了便于復(fù)驗(yàn)，剩余試樣保存三個(gè)月。

五、選擇分析條件

為了保障分析結(jié)果的準(zhǔn)確，在日常工作中，應(yīng)選擇分析條件。

1．選擇室內(nèi)溫度條件、濕度條件和氬氣純度。

2．選擇光源的準(zhǔn)確放電參數(shù)。

3．電極的清理。

4．日常的標(biāo)準(zhǔn)化工作。標(biāo)準(zhǔn)樣品工作。

5．測(cè)光精度。

六、曲線標(biāo)準(zhǔn)化

工作曲線受很多因素的影響，這些影響往往會(huì)造成曲線的移動(dòng)。造成曲線移動(dòng)的因素很多，透鏡受到污染形成涂層而引起、激發(fā)過程中電極長尖現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)曲線恢復(fù)到原來工作曲線上來，需要用標(biāo)準(zhǔn)化樣品對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正。通常在每天分析前需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，即使儀器性能穩(wěn)定，每天至少也要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，通常每8小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行一次。

七、 分析誤差及其分類

應(yīng)用光電直讀光譜分析方法測(cè)定試樣中元素含量時(shí)，所得結(jié)果與真實(shí)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(cè)量的數(shù)值與真值之間的差值。而偏差是指每次測(cè)得的數(shù)值與多次測(cè)量平均值之差。根據(jù)誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生原因，誤差可分為：系統(tǒng)誤差(恒定誤差)、偶然誤差(隨機(jī)誤差)和過失誤差三種。我們?cè)诠ぷ髦幸M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(dāng)氬氣中含有氧和水蒸汽時(shí)，使激發(fā)斑點(diǎn)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(shí)，分析結(jié)果變差。

2．試樣要求表面平整，當(dāng)試樣放在電極架上時(shí)，不能有漏氣現(xiàn)象。如有漏氣，激發(fā)試樣的聲音不正常。激發(fā)斑點(diǎn)變白。

3．分析樣品與控制標(biāo)樣的車紋粗細(xì)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(jiān)持最后一刀是自動(dòng)刀，最后一刀不要太厚，太厚會(huì)使樣品溫度過高，分析結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)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(yīng)當(dāng)具有角度使光軸不得偏離中心。放電間隙應(yīng)當(dāng)保持不變，否則聚焦在分光儀的譜線強(qiáng)度會(huì)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(nèi)的恒溫系統(tǒng)32C±0.1C很重要還要求室內(nèi)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(fā)單元的放電電壓的改變，電源電壓要求10%以內(nèi)。

8．溫度和濕度的變化。室內(nèi)溫度的增加會(huì)增加光電倍增管的暗電流、降低信／噪比。濕度大容易產(chǎn)生高壓元件的漏電、放電現(xiàn)象，使分析結(jié)果產(chǎn)生不穩(wěn)定。