直读光谱仪工作参数条件的选择

一、光源参数

直读光谱的准确度和灵敏度与光源条件密切相联。日常分析中，只有对光源条件进行实验后，才能确定选择出各材料的最佳分析条件。在光源条件中，电容、电感、电阻这三个电学参数对分析元素的再现性是很重要的，现在生产的光谱仪其光源参数(尤其是电容、电感、电阻)已经调整到位，这一部分在制作工作曲线时可不进行选择，也无法进行选择。

二、电极的选择

电极选择主要考虑两方面内容：激发电极种类和电极间距。

(1)激发电极种类的选择发射光谱分析用的激发电极种类很多，有碳、铜、铝、钨、银等，一般根据分析方法、分析对象不同而选用不同的激发电极。其原则是所选用的电极种类在分析结果上要有较好的分析精密度；被分析的元素不应在激发电极材料中；电极侵蚀要小；日常分析时，还要连续多次使用，以便提高分析速度。例如，在作钢铁分析时，钢铁中一般不含也不用分析银，用银作激发电极其分析结果的精密度比较高，银电极头应为圆锥体，顶端成90°角。又例如，用单向放电的激发光源，在放电时激发电极易被侵蚀，因此采用钨棒作激发电极，用钨电极一般不容易长尖，连续使用数百次也不用清理电极。

(2)电极间距的选择电极间距的大小对分析精度有很大影响。电极间距过大稳定性差，又难于激发，精度差；电极间距过小，虽然容易激发，但是随着放电次数的增加，辅助电极凝聚物质增加，容易造成长尖，也会影响分析精度，特别是对间距变化敏感的元素，其分析精度更差。所以电极间距不能过大也不能过小，一般分析问距采用4～5mm。电极间距一般也是不能选择的。

三、冲洗、预燃和曝光时间的选择

(1)冲洗和预燃冲洗的目的是尽量减少样品激发台内的空气，特别是对激发有不利影响的O2、H2O等。一般分析铝等有色金属可用2s，分析黑色金属时可用3s。冲洗时间不宜过长，以免过多消耗氩气，延长分析时间。

金属和合金的光谱分析过程中，在火花光源的作用下，物质由固态到气态是一个极其复杂的过程，这种过程表现在试样中各元素的谱线强度并不在试样中经激发以后立刻达到一个稳定不变的强度，而是必须经过一段时间以后，方能趋于稳定，这是由于试样表面各成分在放电时进入分析间隙的程度随放电的时间而发生变化，因此在光谱定量分析时，必须等待分析元素的谱线强度达到稳定以后才开始曝光，这样才能保证分析结果的准确度，从光源引燃至开始曝光这一段时间称为预燃时间。不同材料、不同元素的预燃时间是不一样的，中低合金钢的预燃时间可选4～6s，高合金钢的预燃时间可选5～8s，易切削钢的预燃时间可选10～30s，铝合金的预燃时间可选3～10s。

预燃是一个非常重要的阶段，可使试样表面局部加热精炼以消除大部分冶金缺陷，从而使各元素的发射光强升至最大并基本稳定。对不同的试样在不同的光源下其预燃时间是不一样的，这主要取决于试样在火花放电时的蒸发过程，它不仅与光源的能量、放电气氛密切有关以外，还与试样组成、结构状态、夹杂物种类、大小等密切相关，这一切均可影响光源对样品的侵蚀，改变样品表面局部熔融和表面均匀化的时间，使预燃时间发生变化。

预燃曲线是表示分析线对强度比随时间变化的曲线。在现场分析中承担新品种分析，一定要制作各元素的预燃曲线，以确定分析线对强度稳定的时间，选好预燃时间是提高分析结果精密度的必要条件。尤其是灰口铸铁和球墨铸铁的分析。

对金属元素进行分析时，若有氧的存在，其试样的激发斑点成为白色，放电中心与边缘无明显分界，是扩散放电的特有的轮廓，这是直读光谱分析所不希望遇到的情况。若没有氧的存在，其激发斑点的边缘呈黑色，俗称“熊猫眼”，中心为呈麻点状的因侵蚀冷凝的有金属光泽的均匀金属层，是浓缩放电时试样表面特有的痕迹，这是直读光谱分析过程中期望的情况。

扩散放电的产生主要是由于在放电的激发斑点上形成表面氧化层，因而使其在放电过程中与夹杂物的影响具有相同的效应。当放电间隙存在足够的氧气时，每次放电新形成的氧化物比激发侵蚀时所破坏的氧化物的可能性要大，为此，激发将保持扩散状态，因而预燃时问不能结束，试样表面形成不了重熔的均匀层。

在含氧量相同的情况下，试样表面产生氧化物的量取决于试样材料对氧的亲和力，对于铜、镍合金它们比较稳定，不易在表面形成氧化膜，易产生浓缩放电，且每次放电时侵蚀的金属量较大；而对铝、硅、铬、钼、钛、钒等元素，它们对氧的亲和力较大，因而在放电时表面易形成氧化膜，使产生扩散放电。

为了消除样品在放电过程中所释放出的氧，可通过提高样品表面的氩气流量来冲洗。

(2)曝光时间曝光时间主要取决于激发样品中元素分析再现性的好坏，曝光过程是光电流向积分电容中充电(也称积分)的过程。积分的结果可认为是取光电流的平均值，所以积分时间不要过短。为了保证分析精度，火花放电的总次数应在2000～3000次，使铁与分析元素的光强值和比值比较适中。正常分析时，曝光时间一般采用3～5s。但必须指出，曝光时间长短与光源的能量大小有关。

在日常分析中，一般都要做冲洗时间、预燃时间、曝光时间的条件实验来确定各自的时间。采用描迹法作出各元素的冲洗、预燃、曝光曲线时，要综合兼顾每个元素达到光强稳定的时间，以确定共同的冲洗、预燃、曝光时间。

四、氩气流量的选择

发射光谱分析的准确度和灵敏度与分析间隙中的激发气氛有很大关系。火花室中的空气(主要是O2、N2和水蒸气)对紫外光有强烈的吸收作用，使谱线的强度变弱、分析灵敏度下降，同时在激发过程中由于选择性氧化和产生第三元素的影响，也使分析再现性变差。激发过程中产生的大量金属蒸气，容易污染聚光镜和火花室，也会影响分析精度。例如，为了在分析各种合金元素时，同时分析碳(C)、磷(P)、硫(S)元素，它们的分析波长分别为C193．1nm、P178．3nm、S180．7nm，为避免空气的影响，激发放电过程要在惰性气体氩气中进行，激发过程中生成的金属蒸气要排出火花室。材料不同，对氩气纯度、氩气流量的要求不同，氩气的流量、压力不仅要合适而且要稳定，否则得不到满意的分析结果。若氩气流量过小，则不能排除火花室中的空气和试样激发分解出来的含氧化物，结果会引起扩散放电；若氩气流量过大，使激发样品的火花产生跳动，同时浪费氩气。一般大流量冲洗为5～8L／min，激发流量为3～5L／min，惰性流量为0．5～1L／min。

五、内标元素线及谱线条件的选择

在发射光谱分析方法中，变化因素很多，应用“内标法”可明显地补偿各种变化因素，提高分析精密度。内标法原理参见8．2．3．2，内标元素线的选择比较简单，分析对象不同，选择的内标元素也不同。分析铜合金时，可采用铜为内标元素；分析镍合金时，可采用镍为内标元素；分析铝合金时，可采用铝为内标元素。不同谱线有不同的灵敏度，要根据所分析的含量范围来选择分析谱线，如果选择不当，会造成错误的分析结果。在条件选择时，需要调节光电倍增管，如果谱线强度较低，可更换灵敏度高的光电倍增管，如果谱线强度较高，可在光电倍增管前加遮光网。在实际分析中，由于仪器的谱线已设定好，一般只需要根据含量范围选择谱线。

六、高低标试样的选择

日常分析中造成曲线漂移的因素很多：透镜受到污染形成涂层、激发过程中电极长尖会使曲线显示背景增大，氩气流量、压力、纯度和室温环境的变化等原因会造成曲线的漂移，因此，经常校正工作曲线是非常重要的。选择一组标准化样品是不易的，其中包括所有要分析元素的高含量和低含量，这些标准化样品必须均匀一致，激发光谱分析的数据重复性必须很高。同时，标准化样品的数量应尽可能少些，因为标准化样品价格昂贵，且对每个样品的操作又需要额外时间。

在单点标准化中，只需要高或低含量的标准。如果样品覆盖的含量范围较宽，又要在低含量时有较高的精度，此时才需要两点标准化，这时要有两种标样，一为高标，一为低标。或者每个标样中包含一些高浓度元素和另一些低浓度元素，只要它们能包括所有元素就行。

七、入射狭缝的定位和描迹

由于温度变化及其它因素的影响，可能引起谱线漂移，为保证谱线和出射狭缝稳定重合，应定期用描迹的方法进行调整，使所有出射狭缝调整到较理想的位置上。描迹的方法是转动入射狭缝的手轮，描迹一条谱线，找出其峰值的位置，然后将手轮转到该峰值的位置，使各个分析元素谱线对准各自的出射狭缝。制作工作曲线时，应该进行描迹。

八、光电倍增管负高压的选择

测量光谱线的光电元件主要是光电倍增管，其具有光特性、光谱特性、伏安特性、频率特性、温度特性等基本特性。光电倍增管的负高压在光谱仪出厂前已经设置好了，由于选择涉及光学、电学，故建议在专业维修工程师的指导下进行选择。

以上就日常标准曲线制作所遇到的一些条件选择进行了解析，在实际工作中，还要根据光谱仪的功能、分析试样的种类、结构等情况并结合生产实际作出标准曲线，标准曲线作出后，还要对曲线线性、分析结果、控样修正等问题进行讨论，这些都是非常重要的工作。