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光電直讀光譜分析儀的各種原理簡介
光電直讀光譜分析儀的各種原理簡介
一、概述
從上世紀30年代用照相板作檢測器的火花發(fā)射光譜分析技術，到后來采用光電倍增管檢測器(PMT)、電荷藕合固體檢測器(CCD)、電荷注人式固體檢測器(CID)的直讀光譜儀分析技術。以及近代光電技術和計算機技術的高速發(fā)展，大大提高了光譜分析速度，使直讀直讀光譜分析儀廣泛應用于鋼鐵和有色冶金行業(yè)爐前快速分析，也將成為分析各種常見固體金屬材料的一種普及的標準分析方法。
定量分析的任務是準確測定試樣中組分的含量。因此必須使分析結果具有一定的準確度，不準確的分析結果可以導致生產上的損失、資源的浪費和錯誤結論。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，使測得結果不可能和真實含量完全一致，并且對同一樣品進行多次測量其結果也不完全一樣。
這說明客觀上存在著難以避免的誤差，因此在進行定量測定時不僅要得到被測組分的含量，而且必須對分析結果進行評價，判斷分析 結果的準確性(可靠程度)，檢查并分析產生誤差的原因，采取減小誤差的有效措施，從而不斷提高分析結果的準確程度。
二、誤差的性質及其產生的原因 應用光電直讀光譜分析儀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，總是存在著一定的誤差。這里所講的誤差是指每次測量的數因，誤差可分為:系統(tǒng)誤差、偶然誤差和過失誤差3種。 (1)系統(tǒng)誤差也叫可測誤差，它是由于分析過程中某些經常發(fā)生的比較固定的原因所造成的，它是可以通過測量而確定的誤差。通常系統(tǒng)誤差偏向一方，或偏高，或偏低。例如光譜標樣，經過足夠多次測量，發(fā)現分析結果平均值與該標樣證書上的含量值始終有一差距，這就產生一個固定誤差即系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差可以看作是對測定值的校正值，它決定了測定結果的準確度。 (2)偶然誤差是一種無規(guī)律性的誤差，又稱不可測誤差，或隨機誤差，它是由于某些偶然的因素(如測定環(huán)境的溫度、濕度、振動、灰塵、油污、噪音、儀器性能等的微小的隨機波動)所引起的，其性質是有時大，有時小，有時正，有時負，難以察覺，難以控制。它決定了測定結果的精密度。 (3)過失誤差是指分析人員工作中的操作失誤所得到的結果，沒有一定的規(guī)律可循，只能作為過失。不管造成過失誤差的具體原因如何，只要確知存在過失誤差，就將這一組測定值數據以異常值舍棄。 在光電直讀光譜分析過程中，從開始取樣到很后出分析數據，是由若干個操作環(huán)節(jié)組成的，每一環(huán)節(jié)都產生一定的誤差。當無過失誤差時，光譜分析的總誤差主要是系統(tǒng)誤差和偶然誤差的總和，便決定了光電直讀光譜分析方法的正確度。分析正確度包含二、方面內容:正確性和再現性。正確性表示分析結果與真實含量的接近程度，系統(tǒng)誤差小，正確性高。再現性(精密度)表示多次分析結果的離散程差和偶然誤差或系統(tǒng)誤差和偶然誤差都很小時，精密度就等于正確度。
三、誤差的來源分析
為了使分析結果更準確，必須盡量減小誤差。要減小誤差必須要對光電直讀光譜分析時的系統(tǒng)誤差和偶然誤差的來源進行探討，從而更有針對性的尋找減少誤差的方法，來提高分析結果的準確度。
3.1系統(tǒng)誤差的來源 (1)分析試樣和標準樣品的組織狀態(tài)不同。在做固體金屬材料分析時，分析試樣 和標準樣品的組織狀態(tài)不同是經常存在的(如澆鑄狀態(tài)的鋼樣與經過退火、淬火、回火、熱軋、鍛壓等狀態(tài)的鋼樣金屬組織結構是不相同的);因為組織結構的不同，在光電直讀光譜分析中某些元素測定的結果也不盡相同，從而引人了系統(tǒng)誤差。 (2)試樣中除基體元素和分析元素以外的其他元素干擾。若標樣和試樣中的第三元素的含量和化學組成不完全相同，亦有可能引起基體線和分析線的強度改變，從而引人系統(tǒng)誤差。 (3)光譜標樣在化學分析定值時帶來的系統(tǒng)誤差。 (4)未知元素譜線的重疊干擾。 (5)氫氣不純。當氫氣中含有氧和水蒸氣時，使激發(fā)斑點變壞;或氫氣管道與電極架有污染物排不出去，或有濁漏時，使分析結果變差，從而引人系統(tǒng)誤差。 (6)鎢電極的影響。鎢電極的頂尖應當具有一定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。如:重復放電以后，鎢電極會長尖，改變了間隙放電距離;激發(fā)產生的金屬蒸氣也會污染透鏡表面，它們都能引人系統(tǒng)誤差。所以必須每激發(fā)一次后就要用刷子清理電極。 (7)透鏡的影響。透鏡內表面用來保持真空，常常受到來自真空泵油蒸氣的污染，外表面受到分析時產生金屬蒸氣的附著。使透過率明顯的降低，對鎮(zhèn)200 nm的碳、硫、磷譜線的透過率顯著降低。工作曲線的斜率降低，所以聚光鏡要進行定期清理。度，偶然誤差小，再現性(精密度)高。當沒有系統(tǒng)誤值與真值之間的差值。根據誤差的性質及其產生原 (8)電源電壓的影響。電源電壓的變化容易引起激發(fā)單元放電電壓的改變，電源電壓波動要求在10寫以內。 (9)分析過程中，工作條件等的變化沒有覺察出來，也會產生系統(tǒng)誤差。
3. 2偶然誤差的來源 (1)試樣成分不均勻。因為光電光譜分析所消耗的樣品很少，樣品中元素分布的不均勻性、組織結構的不均勻性，導致不同部位的分析結果不同。不均勻性的主要原因是:冶煉過程中帶人夾雜物;在樣品熔煉過程中產生的偏析，造成樣品元素分布不均;試樣加工過程中夾人的砂粒和金屬元素、磨樣紋路出現交叉、試樣磨樣時過熱、試樣磨面放置時間太長和壓上指紋等因素;試樣在取樣冷卻過程中的缺陷，如:氣孔、裂紋、砂眼等。 (2)試樣表面不平整。當試樣放在電極激發(fā)臺上時，不能有漏氣現象。如有漏氣，激發(fā)光室氣壓不穩(wěn)定，激發(fā)試樣的聲音也不正常，激發(fā)斑點變白，影響分析結果。 (3)試樣厚度較薄。當試樣厚度較薄，磨樣時容易過燒，且激發(fā)試樣時容易激穿;由于太薄，試樣表面也很難平整，也影響薄樣所測結果。 (4)分析樣品與控制標樣操作不一致。磨樣紋路粗細要一致，不可有交叉紋，磨樣用力不要過大，而且用力要均勻，力求操作一致，用力過大時，試樣磨樣過熱，容易造成試樣表面氧化。 (5)試樣不具備一定代表性。如有偏析、裂紋、氣孔等缺陷。
四、結束語
綜合以上分析發(fā)現，應用光電直讀光譜分析時，其誤差的產生是時時刻刻都存在，很難避免的。只要大家有質量意識，有責任心，認真維護和保養(yǎng)儀器設備，按照儀器設備操作規(guī)程進行操作。
認真學習直讀光譜分析儀理論知識，努力提高操作技術水平，針對系統(tǒng)誤差和偶然誤差產生的來源，有的放矢，采取積極有效的減小誤差的措施，將系統(tǒng)誤差和偶然誤差控制在很低限度之內。link020.com
