(整理)光譜分析技術(shù)及應(yīng)用

1、光譜分析技術(shù)及應(yīng)用一、光譜分析的分類1、原子吸收光譜法也叫濕法分析。它是以待測元素的特征光波，通過樣品的蒸發(fā)，被蒸發(fā)中的待測元素的基態(tài)原子所吸收，由輻射強度的減弱程度，來測定該元素的存在與否和含量多少；通常是采用火焰或無火焰（也叫等離子）方法，把被測元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子。根據(jù)吸收光波能量的多少測定元素的含量。通常原子吸收光譜法是進行儀器定量分析的濕法分析。2、原子發(fā)射光譜法利用外部能量激發(fā)光子發(fā)光產(chǎn)生光譜。看譜分析法就是原始的、也是最經(jīng)典的利用原子發(fā)射光譜的分析方法?？醋V分析法在我國工業(yè)生產(chǎn)上的使用是在上世紀50年代，58年北京永定機械廠制造了第一臺仿蘇聯(lián)技術(shù)的看譜儀，隨后天津光學(xué)儀器廠成為我國

2、大量生產(chǎn)棱鏡分光的看譜鏡基地。上世紀80年代起，德國、英國、美國等國家，開始研制采用CCD（ChargeCoupledDevice電荷耦合器件）技術(shù)作為光譜接收器件的直讀式定量光譜儀，德國以實驗室用大型直讀定量光譜儀為主；英國阿朗公司、美國尼通公司以便攜式金屬分析儀為主打市場。近年來，德國、芬蘭等國家研制生產(chǎn)便攜式、直讀定量光譜儀，分析精度在一定條件下可以替代實驗室直讀式定量光譜儀。二、看譜分析的特點1、操作簡便，分析速度快。2、適合現(xiàn)場操作。3、無損檢測（現(xiàn)場操作情況下無須破壞樣品）。4、檢測成本低。是便攜式金屬分析儀的1/30左右，是便攜式直讀定量光譜儀的1/40。5、有一定的靈敏度和準(zhǔn)確

3、度。三、看譜分析的方法：定性分析方法，所謂定性就是判定分析的元素是否存在的分析。嚴格的講定性分析是根據(jù)某元素的特征靈敏線的出現(xiàn)與否，來確定該元素是否存在的分析方法。那么，什么叫靈敏線呢？某元素在某幾個區(qū)域出現(xiàn)的幾條與其它元素不同的特征線；或稱“在較低含量情況下出現(xiàn)的譜線”，或者說是在某一范圍內(nèi)出現(xiàn)的譜線，叫做靈敏線。半定量方法就是近似的估計元素含量的方法。Igl（譜線強度）利用譜線進行比較，即通過亮度比較含量，就是與鐵基線進行比較，含量與亮度的對數(shù)成正比關(guān)系。（用來進行比較的鐵基線的亮度應(yīng)不變。）四、看譜分析的一般步驟1、分析前的準(zhǔn)備輔助電極的分類及其選擇：a、材料：銅、鐵電極兩種分析鋼鐵一般

4、選用銅電極，鐵電極在高溫下，氧化快，生成的氧化皮很厚，使激發(fā)受到影響，而銅電極不易氧化、散熱效果好，光譜譜線清晰。b、形狀：棒狀和圓盤兩種棒狀電極比較適合位置困難的部件的分析，但在燃燒過程中閃耀現(xiàn)象嚴重，且在使用過程中需經(jīng)常清理；圓盤電極邊緣面積大，可分析一段時間待邊緣用完后再清理。試樣的制備需要去除油漆、氧化皮等，露出金屬光澤。儀器的準(zhǔn)備a、先檢查電源線、連接線有無破損，旋鈕有無松動，亮度、波長調(diào)節(jié)旋鈕及目鏡轉(zhuǎn)動是否靈活。b、工作地點應(yīng)有220伏電流容量大于10A的單相交流電源，電源插座必須接好地線，發(fā)生器接通電源前，必須將電源開關(guān)處于“關(guān)”的位置。c、發(fā)生器接通電源后，安全指示燈亮，表明電

5、源滿足儀器要求可正常工作。d、將看譜鏡與發(fā)生器連接好，打開發(fā)生器開關(guān)，根據(jù)需要選擇“電弧”“火花”開關(guān)，開機產(chǎn)生電弧，調(diào)節(jié)看譜鏡亮度旋鈕、波長手輪、目鏡調(diào)節(jié)鈕，分析間距，使譜線清晰，移動平穩(wěn)，無變形。e、當(dāng)工作地點遠離電源需拉臨時線時，應(yīng)注意臨時線的容量有足夠大（10A）,工作時，電壓下降不能大于10%。分析過程中應(yīng)注意的問題：a、分析過程中應(yīng)注意燃弧的穩(wěn)定性及燃弧時間，及時清理或更換已污染的電極。b、發(fā)生器連續(xù)工作時間不能過長，較長時間工作時應(yīng)注意冷卻。c、通電導(dǎo)線不宜過長，不應(yīng)互相扭在一起或與其它金屬接觸，以免造成高頻漏電，使電弧燃燒不穩(wěn)定或無法燃燒。d、應(yīng)避免在強光或風(fēng)大的時候觀察。陽光

6、強烈，有漫反射光線進入譜鏡，背景呈現(xiàn)灰色，判斷困難；風(fēng)較大時，電弧或火花會產(chǎn)生不正常閃動或漂移現(xiàn)象。安全注意事項：a、發(fā)生器通電狀態(tài)下，嚴禁接觸電極；b、更換電極時，應(yīng)切斷電源；c、天氣潮濕時，不宜在露天操作；d、不要用手接觸剛工作過的電極或試樣；e、兩人操作配合好，不發(fā)生觸電事故；f、儀器不要碰撞，目鏡用后應(yīng)蓋；g、激發(fā)狀態(tài)下，不要更換電源形式（電弧或火花）；h、發(fā)生器損壞應(yīng)及時修理。2、定性與半定量分析定性分析：根據(jù)元素的特征靈敏線的出現(xiàn)與否，來確定該元素是否存在。特征靈敏線是指元素含量很低時也能出現(xiàn)的線。只要在光譜中觀察到某元素的二至三條靈敏線，就證明該材料中有這種元素，定性分析就完成了

7、。根據(jù)我們電站常用金屬材料的特點，即中低合金鋼（典型鋼牌號12CrlMoV、10CrMo910、鋼102-12Cr2MoWVTiB、15CrMo）新型耐熱高強鋼（常見T/P91、T/P92、T122等，過去常見的有F11、F12、）、奧氏體不銹鋼（18-8CrNi、TP304H、TP347H、super304H-加入3%銅和鈮，結(jié)合我們看譜分析對合金元素（Cr、Mo、V、Mn、W、Ti、Ni等7元素）分析的要求，定性分析一般可在以下幾個區(qū)域快速完成：a、黃綠色區(qū)：Cr特征：Cr5、Cr6線左側(cè)有2根鐵基線，右側(cè)有4根間距幾乎相等的鐵基線。Cr5Cr6Cr771727374757677b、橙色區(qū)

8、：Mo、V、Mn特征：Mn9Mn10FeMn11FeFeMo5V11Fe9698c、青綠色區(qū)：W、Ti、NiTi2TiTi3Ni3TiW2W3半定量：用元素特征譜線的強度與可供比較的基體線強度的對比來測定該元素含量。其依據(jù)羅馬金公式：I=acb影響半定量分析結(jié)果準(zhǔn)確度的因素：a、工作條件應(yīng)與分光標(biāo)志要求一致，激發(fā)應(yīng)穩(wěn)定。條件包括：極距電極類型，是銅、鐵，圓盤、圓棒光源類型電弧還是火花電流大小（一般5A）、預(yù)燃時間b、第三元素的存在引起的干擾。c、掌握適當(dāng)?shù)脑u定時機。d、最好用幾組譜線核對。e、要適應(yīng)不同色區(qū)的評定方法。f、應(yīng)避免強光照射。五、看譜分析產(chǎn)生誤差的原因1、電極的污染：可轉(zhuǎn)動或清理電

9、極燃弧時間延長至少半分鐘2、試件表面的潔凈情況：氧化皮、油漆等，太厚打不出光譜3、焊縫：激發(fā)部位：應(yīng)激發(fā)焊縫的中間位置。熔合比：母材中有30%的合金元素進入焊縫。所以對焊縫一定要半定量，分析時母材與焊縫的材質(zhì)應(yīng)完全一樣。4、鑄件偏析（鑄鋼件容易存在元素偏析，分析時應(yīng)多打幾點）5、激發(fā)條件（外界環(huán)境的影響）六、看譜分析的實際應(yīng)用電廠常用耐熱鋼合金元素含量大致劃分為以下幾種情況：Cr：有10%、約1.02.5%兩種。Mo：有0.25%、0.5%、1.0%三種。V：含量一般較低只有0.10.3%。1、鉻的分析Cr7低含量時（1.02.5%）,看黃綠色區(qū)Cr5、Cr6、Cr7線。Cr5Cr671727

10、374757677Cr5=72Cr約為1.0%Cr5=73Cr約為2.0%Cr6=72Cr約為2.5%Cr含量0.5%時，Cr7線就出現(xiàn)。高含量時（10%）,看青色區(qū)Cr1線。V8Cr1注意：HT7（9%Cr-1%Mo）的分析。不銹鋼不需要定量。其它元素的影響Wl%、Mo0.5%時，Cr的含量約偏低0.1%左右;當(dāng)C1%時，Cr的含量也會降低。2、鉬的分析：看黃色區(qū)Mo3、Mo4線。Mo2Ti5Ti6,W4Mo3Mo4Mo2線與鐵基線重合，很亮。Mo2線不能定量，只能定性。Mo含量為0.25%時，Mo3線出現(xiàn)，且比旁邊的鐵基線（簡稱近鐵線）暗一些，Mo4線隱約可見，不明顯；Mo含量為0.5%時

11、，Mo3線與近鐵線亮度近似，Mo4線清晰但亮度低于87、88；Mo含量為1.0%時，Mo3線遠亮于近鐵線，Mo4線亮度與87、88近似。注意：Mo有閃耀性，需穩(wěn)定后評定，但連續(xù)激發(fā)不應(yīng)超過2分鐘，可在23處分析后取平均值。3、釩的分析：V含量多為0.150.3%。紫色區(qū)V1、V2、V3線，此處有3條明亮的鐵基線，且前面的距離約為后面的2倍。V1V2V3VI、V2、V3線同時出現(xiàn)，含量0.1%。蘭色區(qū)V8線V8Cr1當(dāng)V8線出現(xiàn)時，其含量0.1%。注意：預(yù)燃時間應(yīng)小于2分鐘，且W、Mo、Cr對其有影響。4、錳的分析低含量（0.050.8%）時，可不看，視為碳鋼。中含量（0.x1.X%）用Mn9、

12、Mn10、Mn11判定。高含量（117%）時用Mn8判定。注意：Cr、Ni、Ti對Mn元素的測定有影響。5、鎳的分析閃耀1分鐘后穩(wěn)定，分析時間應(yīng)在13分鐘之間。6、鈦的分析分析時間不應(yīng)超過2分鐘。當(dāng)Ni3%時，影響Ti元素的分析。7、鎢的分析預(yù)燃時間60秒，常用W2、W3判定，Mn、Ti對其測定有影響。當(dāng)Ti0.5%時，W2左邊Ti線出現(xiàn)。Ti2TiTi3Ni3TiW2W337394143444546七、儀器常見故障和排除1、看譜鏡常見故障和排除燃弧后通過目鏡看不見譜線：a、電極位置偏高或偏低；可重新調(diào)整電極的位置。b、波長手輪處在39007000人范圍之外；應(yīng)把波長手輪定在5000A附近。c

13、、目鏡或隔熱玻璃等外露光學(xué)零件表面有灰塵、臟物或損壞，使光強減弱；應(yīng)清除或更換。d、如以上可能都排除，再從光軸上先檢查外光路，然后再檢查內(nèi)光路。譜線歪斜：譜線實際是狹縫經(jīng)過物鏡和光柵所成象，所以譜線歪斜必然是狹縫歪斜造成；可打開前蓋板、松開緊固狹縫的螺釘、轉(zhuǎn)動狹縫組，反復(fù)幾次即可放正。視場光欄歪斜：主要是光欄沒有壓緊或振松造成；可將光欄用萬能膠直接粘在光欄座內(nèi)，用目鏡檢查在未凝固時進行校正，要注意上面的指針，已防碰斷。視場中譜線偏上或偏下：這是因為光柵刻線與入射光軸垂直度發(fā)生偏差；先看棱鏡的位置有無問題，如果正常，再調(diào)光柵后面二只螺釘，一只松，一只緊直到譜線位置正好，再將二只螺釘都擰緊。視場出現(xiàn)黑橫線：狹縫上有灰塵；應(yīng)用火柴棒，用刀片削成扁平順狹縫擦下，若移動比較棱鏡黑線也跟著移動，則是比較棱鏡上沾有灰塵，清洗一下比較棱鏡。2、發(fā)生器常見故障和排除異?，F(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法安全工作指示燈亮，輔助間隙有火花，分析間隙無電弧輔助間隙距離小，分析間隙距離大調(diào)整兩個間隙的極距繼電器失靈，或觸電氧化擦凈繼電器觸電按鈕開關(guān)損壞更換按鈕開關(guān)輔助間隙