直讀光譜儀工作參數條件的選擇

一、光源參數

直讀光譜的準確度和靈敏度與光源條件密切相聯。日常分析中，只有對光源條件進行實驗后，才能確定選擇出各材料的最佳分析條件。在光源條件中，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，現在生產的光譜儀其光源參數(尤其是電容、電感、電阻)已經調整到位，這一部分在制作工作曲線時可不進行選擇，也無法進行選擇。

二、電極的選擇

電極選擇主要考慮兩方面內容：激發電極種類和電極間距。

(1)激發電極種類的選擇發射光譜分析用的激發電極種類很多，有碳、銅、鋁、鎢、銀等，一般根據分析方法、分析對象不同而選用不同的激發電極。其原則是所選用的電極種類在分析結果上要有較好的分析精密度；被分析的元素不應在激發電極材料中；電極侵蝕要小；日常分析時，還要連續多次使用，以便提高分析速度。例如，在作鋼鐵分析時，鋼鐵中一般不含也不用分析銀，用銀作激發電極其分析結果的精密度比較高，銀電極頭應為圓錐體，頂端成90°角。又例如，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，連續使用數百次也不用清理電極。

(2)電極間距的選擇電極間距的大小對分析精度有很大影響。電極間距過大穩定性差，又難于激發，精度差；電極間距過小，雖然容易激發，但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，也會影響分析精度，特別是對間距變化敏感的元素，其分析精度更差。所以電極間距不能過大也不能過小，一般分析問距采用4～5mm。電極間距一般也是不能選擇的。

三、沖洗、預燃和曝光時間的選擇

(1)沖洗和預燃沖洗的目的是盡量減少樣品激發臺內的空氣，特別是對激發有不利影響的O2、H2O等。一般分析鋁等有色金屬可用2s，分析黑色金屬時可用3s。沖洗時間不宜過長，以免過多消耗氬氣，延長分析時間。

金屬和合金的光譜分析過程中，在火花光源的作用下，物質由固態到氣態是一個極其復雜的過程，這種過程表現在試樣中各元素的譜線強度并不在試樣中經激發以后立刻達到一個穩定不變的強度，而是必須經過一段時間以后，方能趨于穩定，這是由于試樣表面各成分在放電時進入分析間隙的程度隨放電的時間而發生變化，因此在光譜定量分析時，必須等待分析元素的譜線強度達到穩定以后才開始曝光，這樣才能保證分析結果的準確度，從光源引燃至開始曝光這一段時間稱為預燃時間。不同材料、不同元素的預燃時間是不一樣的，中低合金鋼的預燃時間可選4～6s，高合金鋼的預燃時間可選5～8s，易切削鋼的預燃時間可選10～30s，鋁合金的預燃時間可選3～10s。

預燃是一個非常重要的階段，可使試樣表面局部加熱精煉以消除大部分冶金缺陷，從而使各元素的發射光強升至最大并基本穩定。對不同的試樣在不同的光源下其預燃時間是不一樣的，這主要取決于試樣在火花放電時的蒸發過程，它不僅與光源的能量、放電氣氛密切有關以外，還與試樣組成、結構狀態、夾雜物種類、大小等密切相關，這一切均可影響光源對樣品的侵蝕，改變樣品表面局部熔融和表面均勻化的時間，使預燃時間發生變化。

預燃曲線是表示分析線對強度比隨時間變化的曲線。在現場分析中承擔新品種分析，一定要制作各元素的預燃曲線，以確定分析線對強度穩定的時間，選好預燃時間是提高分析結果精密度的必要條件。尤其是灰口鑄鐵和球墨鑄鐵的分析。

對金屬元素進行分析時，若有氧的存在，其試樣的激發斑點成為白色，放電中心與邊緣無明顯分界，是擴散放電的特有的輪廓，這是直讀光譜分析所不希望遇到的情況。若沒有氧的存在，其激發斑點的邊緣呈黑色，俗稱“熊貓眼”，中心為呈麻點狀的因侵蝕冷凝的有金屬光澤的均勻金屬層，是濃縮放電時試樣表面特有的痕跡，這是直讀光譜分析過程中期望的情況。

擴散放電的產生主要是由于在放電的激發斑點上形成表面氧化層，因而使其在放電過程中與夾雜物的影響具有相同的效應。當放電間隙存在足夠的氧氣時，每次放電新形成的氧化物比激發侵蝕時所破壞的氧化物的可能性要大，為此，激發將保持擴散狀態，因而預燃時問不能結束，試樣表面形成不了重熔的均勻層。

在含氧量相同的情況下，試樣表面產生氧化物的量取決于試樣材料對氧的親和力，對于銅、鎳合金它們比較穩定，不易在表面形成氧化膜，易產生濃縮放電，且每次放電時侵蝕的金屬量較大；而對鋁、硅、鉻、鉬、鈦、釩等元素，它們對氧的親和力較大，因而在放電時表面易形成氧化膜，使產生擴散放電。

為了消除樣品在放電過程中所釋放出的氧，可通過提高樣品表面的氬氣流量來沖洗。

(2)曝光時間曝光時間主要取決于激發樣品中元素分析再現性的好壞，曝光過程是光電流向積分電容中充電(也稱積分)的過程。積分的結果可認為是取光電流的平均值，所以積分時間不要過短。為了保證分析精度，火花放電的總次數應在2000～3000次，使鐵與分析元素的光強值和比值比較適中。正常分析時，曝光時間一般采用3～5s。但必須指出，曝光時間長短與光源的能量大小有關。

在日常分析中，一般都要做沖洗時間、預燃時間、曝光時間的條件實驗來確定各自的時間。采用描跡法作出各元素的沖洗、預燃、曝光曲線時，要綜合兼顧每個元素達到光強穩定的時間，以確定共同的沖洗、預燃、曝光時間。

四、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。火花室中的空氣(主要是O2、N2和水蒸氣)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和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氣，容易污染聚光鏡和火花室，也會影響分析精度。例如，為了在分析各種合金元素時，同時分析碳(C)、磷(P)、硫(S)元素，它們的分析波長分別為C193．1nm、P178．3nm、S180．7nm，為避免空氣的影響，激發放電過程要在惰性氣體氬氣中進行，激發過程中生成的金屬蒸氣要排出火花室。材料不同，對氬氣純度、氬氣流量的要求不同，氬氣的流量、壓力不僅要合適而且要穩定，否則得不到滿意的分析結果。若氬氣流量過小，則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；若氬氣流量過大，使激發樣品的火花產生跳動，同時浪費氬氣。一般大流量沖洗為5～8L／min，激發流量為3～5L／min，惰性流量為0．5～1L／min。

五、內標元素線及譜線條件的選擇

在發射光譜分析方法中，變化因素很多，應用“內標法”可明顯地補償各種變化因素，提高分析精密度。內標法原理參見8．2．3．2，內標元素線的選擇比較簡單，分析對象不同，選擇的內標元素也不同。分析銅合金時，可采用銅為內標元素；分析鎳合金時，可采用鎳為內標元素；分析鋁合金時，可采用鋁為內標元素。不同譜線有不同的靈敏度，要根據所分析的含量范圍來選擇分析譜線，如果選擇不當，會造成錯誤的分析結果。在條件選擇時，需要調節光電倍增管，如果譜線強度較低，可更換靈敏度高的光電倍增管，如果譜線強度較高，可在光電倍增管前加遮光網。在實際分析中，由于儀器的譜線已設定好，一般只需要根據含量范圍選擇譜線。

六、高低標試樣的選擇

日常分析中造成曲線漂移的因素很多：透鏡受到污染形成涂層、激發過程中電極長尖會使曲線顯示背景增大，氬氣流量、壓力、純度和室溫環境的變化等原因會造成曲線的漂移，因此，經常校正工作曲線是非常重要的。選擇一組標準化樣品是不易的，其中包括所有要分析元素的高含量和低含量，這些標準化樣品必須均勻一致，激發光譜分析的數據重復性必須很高。同時，標準化樣品的數量應盡可能少些，因為標準化樣品價格昂貴，且對每個樣品的操作又需要額外時間。

在單點標準化中，只需要高或低含量的標準。如果樣品覆蓋的含量范圍較寬，又要在低含量時有較高的精度，此時才需要兩點標準化，這時要有兩種標樣，一為高標，一為低標。或者每個標樣中包含一些高濃度元素和另一些低濃度元素，只要它們能包括所有元素就行。

七、入射狹縫的定位和描跡

由于溫度變化及其它因素的影響，可能引起譜線漂移，為保證譜線和出射狹縫穩定重合，應定期用描跡的方法進行調整，使所有出射狹縫調整到較理想的位置上。描跡的方法是轉動入射狹縫的手輪，描跡一條譜線，找出其峰值的位置，然后將手輪轉到該峰值的位置，使各個分析元素譜線對準各自的出射狹縫。制作工作曲線時，應該進行描跡。

八、光電倍增管負高壓的選擇

測量光譜線的光電元件主要是光電倍增管，其具有光特性、光譜特性、伏安特性、頻率特性、溫度特性等基本特性。光電倍增管的負高壓在光譜儀出廠前已經設置好了，由于選擇涉及光學、電學，故建議在專業維修工程師的指導下進行選擇。

以上就日常標準曲線制作所遇到的一些條件選擇進行了解析，在實際工作中，還要根據光譜儀的功能、分析試樣的種類、結構等情況并結合生產實際作出標準曲線，標準曲線作出后，還要對曲線線性、分析結果、控樣修正等問題進行討論，這些都是非常重要的工作。