ARL-3460直讀光譜儀S偏低現(xiàn)象剖析

郭愛國,張艷莉

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司,陜西 韓城 715405）

1 前言

硫是有害的雜質(zhì)，在鋼中要嚴(yán)格限制其含量。硫作為常規(guī)分析非金屬元素，其激發(fā)產(chǎn)生的特征波長較長，能量較低，受光路的影響較大，所以它是光譜儀分析元素中較為敏感的元素。在日常分析中，儀器的飄移，如電源異常、設(shè)備震動、光電倍增管的老化等所造成的影響對硫來說，激發(fā)強度一般都是向低端偏離，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性。

2 現(xiàn)象及分析原因

2.1 氬氣的影響

氬氣能夠防止試樣表面被氧化，提高背景與譜線的強度之比，穩(wěn)定激發(fā)的質(zhì)量。硫分析的穩(wěn)定性，與氬氣的流量，壓力的穩(wěn)定有關(guān)，同時也受到氬氣純度的影響。

氬氣的影響分為三個方面：（1）氬氣不純；（2）氬氣流量太?。唬?）氬氣的靜態(tài)流量。

（1）氬氣不純時硫的強度有一定程度的波動，一般表現(xiàn)為無規(guī)律的偏低，標(biāo)準(zhǔn)化無法消除影響，這種影響很容易發(fā)現(xiàn)，一旦氬氣不純，激發(fā)表現(xiàn)為聲音異常，聽起來尖銳，另外激發(fā)點也不正常。當(dāng)氬氣嚴(yán)重不純時激發(fā)點發(fā)白，輕度不純時點的邊緣有白花存在，因為氬氣中有氧存在會再激發(fā)初期與金屬原子結(jié)合而形成氧化層，干擾甚至破壞整個激發(fā)過程，使硫的強度受到不同程度的影響。消除這一影響的關(guān)鍵在于：保證氬氣的純度不低于99.995%，且管路的氣密性良好。

（2）氬氣流量和壓力太小的影響。氬氣流量和壓力決定氬氣對試樣放電表面的沖擊力，若氬氣的流量和壓力太小造成沖擊力低，不足以將試樣激發(fā)過程中產(chǎn)生的氧和氧化物沖洗掉，而這些氧化物會凝聚在樣品表面和電極上，抑制試樣的繼續(xù)蒸發(fā)，造成硫元素沒有完全蒸發(fā)而最后分析結(jié)果的偏低（這種現(xiàn)象對其他元素也適應(yīng)）。氬氣流量和壓力使激發(fā)室內(nèi)氬氣不足，使激發(fā)質(zhì)量不好或激發(fā)不完全，硫的強度表現(xiàn)為嚴(yán)重偏低甚至沒有，只要增大氬氣流量就可以解決，在正常分析前首要檢查氬氣的流量壓力表，輸出壓力控制在2.2Mpa-2.5Mpa之間，流量在3.5L/min。

（3）氬氣的靜態(tài)流量影響。ARL-3460光譜儀在待機或一段時間內(nèi)不分析時要保證一定的靜態(tài)流量，靜態(tài)氬的流量控制在大約0.2-0.5L/min，光路內(nèi)無靜態(tài)氬或靜態(tài)氬不足，會影響2000A以下的元素的光強值，S的光強值表現(xiàn)為偏低并伴隨不穩(wěn)定，隨著時間的推移光強值逐步升高。這種現(xiàn)象的處理辦法很簡單，多激發(fā)幾次并等待時間30分鐘以上。（這種現(xiàn)象也適用于常規(guī)分析中的C和P等元素）。

2.2 入射狹縫因震動而位移所產(chǎn)生的影響

入射狹縫在光電直讀光譜儀中很重要，從成像關(guān)系上來看，光譜線是入射狹縫的單色象，入射狹縫的質(zhì)量和位置的精確直接影響光譜線的質(zhì)量。入射狹縫因震動而位移這一情況在短時間并無明顯表現(xiàn)，且一般不易察覺，這時我們可以對內(nèi)標(biāo)線進行掃描，調(diào)節(jié)入射狹縫的測微鼓輪，使被測元素的分析線準(zhǔn)確進入入射狹縫內(nèi)。在震動較大的地方應(yīng)適當(dāng)增加描跡頻次。另外分析室內(nèi)的溫濕度的波動幅度過大也可以使元素譜線偏離出射狹縫，所以一定要嚴(yán)格控制分析室內(nèi)的溫濕度。

2.3 透鏡污染造成的影響

在試樣激發(fā)過程中會產(chǎn)生金屬粉塵和氣體，這些粉塵氣體大部分會隨著氬氣進入過濾系統(tǒng)，也有少量的粉塵S蒸汽會經(jīng)光路通道到達透鏡處并因透鏡的高溫吸附在透鏡的表面，較長時間后，會在透鏡的表面形成黃色附著層，造成透鏡的透光率下降，影響測定的絕對強度。

只要不是透鏡異常的情況下的深度污染，飄移校正可以消除這一影響。為了保持儀器的最佳狀態(tài)每個月清洗透鏡一次。

2.4 信號線的影響

信號線是指光電倍增管到積分電路的一段連線，該線在導(dǎo)電性對外絕緣性和屏蔽性效果幾個方面有很高的要求，長期使用引起的老化或因震動引起的導(dǎo)電不良，均會導(dǎo)致輸出信號的不穩(wěn)定。

當(dāng)S的強度表現(xiàn)不穩(wěn)定時，可以懷疑該信號線出現(xiàn)問題，這時分析時好時壞，不呈現(xiàn)規(guī)律性。解決辦法有：更換信號線，但要排除試樣的不均勻造成的誤差和常見故障的干擾，這種偏低只能說明S通道的問題，對整機無效，但其他元素信號線出現(xiàn)問題也會出現(xiàn)此現(xiàn)象。

2.5 激發(fā)光源的影響

激發(fā)光源包括兩部分：（1）電路的影響；（2）激發(fā)臺板的影響。

其中電路的影響包括：微法元電電容和輔助間隙。

（1）當(dāng)微法電容中的某一個損壞時，激發(fā)強度會下降0.5倍左右，激發(fā)點也略偏小，這時標(biāo)準(zhǔn)化所產(chǎn)生的系數(shù)成倍增加，需及時更換。

（2）輔助間隙的常見故障主要有電極端頭太臟影響激發(fā)，電極極間距離太大，影響激發(fā)。

輔助間隙長期使用后，由于氬氣中的雜質(zhì)不斷附著，會在電極端頭形成一層污垢導(dǎo)致放電功率下降，最終導(dǎo)致激發(fā)不能順利進行，表現(xiàn)在激發(fā)聲音斷續(xù)，激發(fā)點周圍有白色斑紋，S的強度稍偏低，這時激發(fā)偏低并不十分異常，只有結(jié)果比較才能看出。處理辦法是，經(jīng)常消洗輔助間隙。

電極間距離太大，產(chǎn)生的現(xiàn)象與電極端頭積垢的現(xiàn)象基本相同，一般發(fā)生在更換電極后，處理辦法是更換新電極。

（3）激發(fā)臺板的影響：物理磨損造成臺面不平或激發(fā)孔過大，處理辦法是更換載樣臺。

激發(fā)室內(nèi)金屬粉塵污染，處理辦法是勤于清理。

3 結(jié)論

以上這些都是造成S偏低的常見原因，認(rèn)真分析和統(tǒng)計激發(fā)強度就能及時發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，并找到解決的辦法，對問題及早發(fā)現(xiàn)及時分析處理，從而保證分析質(zhì)量。

因為S的強度與儀器硬件性能間的這種密切關(guān)系，我們應(yīng)把S強度的監(jiān)控作為對ARL-3460光電直讀光譜儀日常管理的核心，通過對S的全面監(jiān)控，實現(xiàn)對整機硬件性能的監(jiān)控，實現(xiàn)對可控問題的及早發(fā)現(xiàn)。