8氩气及氩气净化
氩气是现代光电直读光谱仪的必要工作条件.氩气作用有两个,首先氩气是助电离气体,其次氩气不吸收样品激发时发出的紫外谱线,使光谱仪可以正常测定C,P,S,O,N等短波元素.另外氩气无色、无味,不易燃易爆,使用安全也是一个重要原因.欧美均有光谱纯氩气供应,类似于我国的高纯氩(Ar)99.999%).氩气不纯直接影响分析结果的准确性,严重时导致测量过程中断. 氩气杂质中主要是氧及水分等。O对测定有影响.不同类型样品,对氩气纯度要求略有不同.如铸铁样品、含Si,Al高的钢样、Al,Mg,Zr,Ti材料,需要氩气越纯越好,O2+H2O允许量为1ppm.伪(这里是什么)基、Ni基材料以及一般钢样,氩气中允许O2+H2O总量为3ppm.若分析有色金属Cu,Zn,Pb,Sn,Cd及贵金属,O2+H2O允许量为5ppm。为减少氩气中O2对光电直读光谱分析的影响,国际上有Ar/H2混合气出售(H2占0.5%一2%).因为氢在样品
激发中可减少氧对样品表面的氧化作用. 氩氢混合气只对Fe,Ni,伪基样品有效,对Al,Mg,Zn,Ti基材料有不良影响,因为在这些样品激发时可形成氢化物而影响正常放电.液氩也是一个很好的气源,但由于贮存及运输不方便,我国光电直读光谱仪用户很少采用;而且我国没有氩氢混合气供应,因此在实际应用中只有靠净化氩气的办法提高氩气纯度. 氩气不纯是我国面临的一个普遍性问题,很多高纯氩气瓶实际达不到规定纯度.因此氩气的实验室净化意义很大. 氩气净化方式很多,国内外相应产品也很多.从工作原理上可分为三种:一种是氩气通过加热至430~450℃的镁屑,O2,H2O与Mg发生反应从而得到高纯氩气;一种是用催化吸附剂吸收氩气中O2,H2O,当催化吸附剂一段时间达到饱和后通气并加热使催化剂活化(通氢(只有此处是对的)再生之前应与净化器生产厂家联系,以免发生危险);另一种也是用催化吸附剂吸附氩气中O2,H2O,但再生时只需加热即可.
随着光电光谱分析氧、氮,对氩气的要求进一步提高.特别值得注意的是氩气中氮对分析氮的影响.因为通常氩气中少量氮不致影响光谱分析.但在分析氮时,显然情况就不同了,只有尽量去除氩气中的氮、氧,才能对低含量的氮和氧得到准确的测量结果.
9标准样品,标准方法,计量标准
国内外市场上光电直读光谱仪的标样很多,我国现有的直读光谱标样无论从种类上还是规模上与国际市场都有一定差距.主要原因是我国十年前直读光谱仪很少,缺少规模需求,因而标样研制工作在九十年代以前进展不快.进入九十年代以来,光电直读光谱仪用户增加很快,因此这些年来我国光谱标样研制也加快步伐.现在国内钢铁材料直读光谱标样已基本齐全,相当一部分有色金属也有光谱标样供应.一些品种已经打入国际市场.近年来开发的含镁和稀土的白口铸铁光谱标样,纯锌、纯锡标样、含氧的纯铜标样以及已投放市场的含氮钢光谱标样等一系列标样研制工作表明我国在这方面的成绩显著.
目前我国已有光电直读光谱分析标准方法:
GB4336-2002 “碳素钢和中低合金钢光电发射光谱分析方法”
GBll17O-2008 “不锈钢的光电发射光谱分析方法”
GB/T7999-2007铝及铝合金的光电光谱分析方法”
我国这方面标准还不全面,需进一步制定其它材料的分析标准,而且从现在仪器分析水平看GB4336-2002中的分析允许误差偏大,有重新修订的必要.
光电直读光谱分析目前国内尚无正式计量标准.随着1509(X旧系列标准在企业推广和应用,更促使分析仪器计量标准的出台。目前,光电直读光谱仪只能由用户自检.冶金部已委托有关单位起草“原子发射光电光谱仪计量检定规程”,草案已征求全国许多单位的意见和建议,相信不久即可实施.这对光电光谱仪的使用和管理具有重要意义.
10发展趋势
(l)全自动无人操作实验室:炉渣分析现在不是每炉都化验,原因是样品传送、制备、分析时间太长,不能满足工艺要求.而由直读光谱仪,X荧光光谱仪等分析仪器加上机械制样设备,传动机构等组合成全自动实验室,不但自动分析金属样品,还可自动分析炉渣.这种分析系统对冶金工业有很大意义.可进一步提高工艺水平,提高生产效率,这种模式在欧美钢厂已开始采用.针对我国国情,我们可以在“半自动平台分析系统中”加人X荧光分析仪及必要的制样设备,进一步完善临线分析系统.
(2)液钢直接分析:从五十年代开始,科学家就开始探索液钢的直接分析问题,但由于现场环境及技术水平限制,多年来未取得明显进展.八十年代以来,日、美、英、法等国在液钢分析领域取得了一定成果,有的已用于生产〔钢液直接分析从原理上分为两类:一是分析钢液表面产生的光谱,用光纤接收到光谱仪上进行测定.另一类是使钢液产生微粒后将其送至ICP光谱仪上,分析生成的微粒.但目前只能分析个别元素如Si,Mn等。现在液钢直接分析仍然是非常有意义的课题.随着光导纤维技术的提高,碳、磷、硫也有希望得到直接测量.
(3)便携式光谱仪的制造:现在的移动式光谱仪尚未达到人们希望的轻便程度.现场及野外作业需要更小巧的同类产品.随着CCD,CID检测器在光学仪器的应用,光谱仪的光学系统将不是仪器小型化的主要障碍,反而光源等电子部件将成为科学家需要小型化的目标.可以预见,不久的将来,人们可身背或手提光电光谱仪进行现场材料鉴别工作.
(4)进一步提高气体分析水平:目前用光电光谱分析钢铁中氧、氢还不成熟,在实验室里已可以分析钢中氧,但氧,氢的标样研制工作还不完善,氢的标样储存仍有待于解决.随着新技术的发展,这些元素的测定将有望满足生产需要.
(5)钢铁中钙、硼、铅的状态分析:现在这些元素的状态分析还处于试验阶段,随着生产的需要,这些问题将会逐步解决.
(6)国产直读光谱仪质量有待进一步提高:我国国产光电直读光谱仪投放市场并不晚,但现在市场竞争力不强,随着技术改进,国产光谱仪的生命力将越来越强.