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光電直讀光譜分析儀的各種原理簡(jiǎn)介
光電直讀光譜分析儀的各種原理簡(jiǎn)介
一、概述
從上世紀(jì)30年代用照相板作檢測(cè)器的火花發(fā)射光譜分析技術(shù)，到后來采用光電倍增管檢測(cè)器(PMT)、電荷藕合固體檢測(cè)器(CCD)、電荷注人式固體檢測(cè)器(CID)的直讀光譜儀分析技術(shù)。以及近代光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，大大提高了光譜分析速度，使直讀直讀光譜分析儀廣泛應(yīng)用于鋼鐵和有色冶金行業(yè)爐前快速分析，也將成為分析各種常見固體金屬材料的一種普及的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。
定量分析的任務(wù)是準(zhǔn)確測(cè)定試樣中組分的含量。因此必須使分析結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確度，不準(zhǔn)確的分析結(jié)果可以導(dǎo)致生產(chǎn)上的損失、資源的浪費(fèi)和錯(cuò)誤結(jié)論。在光譜定量分析中，由于受到人員、環(huán)境、儀器性能等方面的影響，使測(cè)得結(jié)果不可能和真實(shí)含量完全一致，并且對(duì)同一樣品進(jìn)行多次測(cè)量其結(jié)果也不完全一樣。
這說明客觀上存在著難以避免的誤差，因此在進(jìn)行定量測(cè)定時(shí)不僅要得到被測(cè)組分的含量，而且必須對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷分析 結(jié)果的準(zhǔn)確性(可靠程度)，檢查并分析產(chǎn)生誤差的原因，采取減小誤差的有效措施，從而不斷提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確程度。
二、誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因 應(yīng)用光電直讀光譜分析儀方法測(cè)定試樣中元素含量時(shí)，所得結(jié)果與真實(shí)含量通常是不一致，總是存在著一定的誤差。這里所講的誤差是指每次測(cè)量的數(shù)因，誤差可分為:系統(tǒng)誤差、偶然誤差和過失誤差3種。 (1)系統(tǒng)誤差也叫可測(cè)誤差，它是由于分析過程中某些經(jīng)常發(fā)生的比較固定的原因所造成的，它是可以通過測(cè)量而確定的誤差。通常系統(tǒng)誤差偏向一方，或偏高，或偏低。例如光譜標(biāo)樣，經(jīng)過足夠多次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)分析結(jié)果平均值與該標(biāo)樣證書上的含量值始終有一差距，這就產(chǎn)生一個(gè)固定誤差即系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差可以看作是對(duì)測(cè)定值的校正值，它決定了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。 (2)偶然誤差是一種無規(guī)律性的誤差，又稱不可測(cè)誤差，或隨機(jī)誤差，它是由于某些偶然的因素(如測(cè)定環(huán)境的溫度、濕度、振動(dòng)、灰塵、油污、噪音、儀器性能等的微小的隨機(jī)波動(dòng))所引起的，其性質(zhì)是有時(shí)大，有時(shí)小，有時(shí)正，有時(shí)負(fù)，難以察覺，難以控制。它決定了測(cè)定結(jié)果的精密度。 (3)過失誤差是指分析人員工作中的操作失誤所得到的結(jié)果，沒有一定的規(guī)律可循，只能作為過失。不管造成過失誤差的具體原因如何，只要確知存在過失誤差，就將這一組測(cè)定值數(shù)據(jù)以異常值舍棄。 在光電直讀光譜分析過程中，從開始取樣到很后出分析數(shù)據(jù)，是由若干個(gè)操作環(huán)節(jié)組成的，每一環(huán)節(jié)都產(chǎn)生一定的誤差。當(dāng)無過失誤差時(shí)，光譜分析的總誤差主要是系統(tǒng)誤差和偶然誤差的總和，便決定了光電直讀光譜分析方法的正確度。分析正確度包含二、方面內(nèi)容:正確性和再現(xiàn)性。正確性表示分析結(jié)果與真實(shí)含量的接近程度，系統(tǒng)誤差小，正確性高。再現(xiàn)性(精密度)表示多次分析結(jié)果的離散程差和偶然誤差或系統(tǒng)誤差和偶然誤差都很小時(shí)，精密度就等于正確度。
三、誤差的來源分析
為了使分析結(jié)果更準(zhǔn)確，必須盡量減小誤差。要減小誤差必須要對(duì)光電直讀光譜分析時(shí)的系統(tǒng)誤差和偶然誤差的來源進(jìn)行探討，從而更有針對(duì)性的尋找減少誤差的方法，來提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。
3.1系統(tǒng)誤差的來源 (1)分析試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品的組織狀態(tài)不同。在做固體金屬材料分析時(shí)，分析試樣 和標(biāo)準(zhǔn)樣品的組織狀態(tài)不同是經(jīng)常存在的(如澆鑄狀態(tài)的鋼樣與經(jīng)過退火、淬火、回火、熱軋、鍛壓等狀態(tài)的鋼樣金屬組織結(jié)構(gòu)是不相同的);因?yàn)榻M織結(jié)構(gòu)的不同，在光電直讀光譜分析中某些元素測(cè)定的結(jié)果也不盡相同，從而引人了系統(tǒng)誤差。 (2)試樣中除基體元素和分析元素以外的其他元素干擾。若標(biāo)樣和試樣中的第三元素的含量和化學(xué)組成不完全相同，亦有可能引起基體線和分析線的強(qiáng)度改變，從而引人系統(tǒng)誤差。 (3)光譜標(biāo)樣在化學(xué)分析定值時(shí)帶來的系統(tǒng)誤差。 (4)未知元素譜線的重疊干擾。 (5)氫氣不純。當(dāng)氫氣中含有氧和水蒸氣時(shí)，使激發(fā)斑點(diǎn)變壞;或氫氣管道與電極架有污染物排不出去，或有濁漏時(shí)，使分析結(jié)果變差，從而引人系統(tǒng)誤差。 (6)鎢電極的影響。鎢電極的頂尖應(yīng)當(dāng)具有一定角度使光軸不得偏離中心，放電間隙應(yīng)當(dāng)保持不變，否則聚焦在分光儀的譜線強(qiáng)度會(huì)改變。如:重復(fù)放電以后，鎢電極會(huì)長(zhǎng)尖，改變了間隙放電距離;激發(fā)產(chǎn)生的金屬蒸氣也會(huì)污染透鏡表面，它們都能引人系統(tǒng)誤差。所以必須每激發(fā)一次后就要用刷子清理電極。 (7)透鏡的影響。透鏡內(nèi)表面用來保持真空，常常受到來自真空泵油蒸氣的污染，外表面受到分析時(shí)產(chǎn)生金屬蒸氣的附著。使透過率明顯的降低，對(duì)鎮(zhèn)200 nm的碳、硫、磷譜線的透過率顯著降低。工作曲線的斜率降低，所以聚光鏡要進(jìn)行定期清理。度，偶然誤差小，再現(xiàn)性(精密度)高。當(dāng)沒有系統(tǒng)誤值與真值之間的差值。根據(jù)誤差的性質(zhì)及其產(chǎn)生原 (8)電源電壓的影響。電源電壓的變化容易引起激發(fā)單元放電電壓的改變，電源電壓波動(dòng)要求在10寫以內(nèi)。 (9)分析過程中，工作條件等的變化沒有覺察出來，也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。
3. 2偶然誤差的來源 (1)試樣成分不均勻。因?yàn)楣怆姽庾V分析所消耗的樣品很少，樣品中元素分布的不均勻性、組織結(jié)構(gòu)的不均勻性，導(dǎo)致不同部位的分析結(jié)果不同。不均勻性的主要原因是:冶煉過程中帶人夾雜物;在樣品熔煉過程中產(chǎn)生的偏析，造成樣品元素分布不均;試樣加工過程中夾人的砂粒和金屬元素、磨樣紋路出現(xiàn)交叉、試樣磨樣時(shí)過熱、試樣磨面放置時(shí)間太長(zhǎng)和壓上指紋等因素;試樣在取樣冷卻過程中的缺陷，如:氣孔、裂紋、砂眼等。 (2)試樣表面不平整。當(dāng)試樣放在電極激發(fā)臺(tái)上時(shí)，不能有漏氣現(xiàn)象。如有漏氣，激發(fā)光室氣壓不穩(wěn)定，激發(fā)試樣的聲音也不正常，激發(fā)斑點(diǎn)變白，影響分析結(jié)果。 (3)試樣厚度較薄。當(dāng)試樣厚度較薄，磨樣時(shí)容易過燒，且激發(fā)試樣時(shí)容易激穿;由于太薄，試樣表面也很難平整，也影響薄樣所測(cè)結(jié)果。 (4)分析樣品與控制標(biāo)樣操作不一致。磨樣紋路粗細(xì)要一致，不可有交叉紋，磨樣用力不要過大，而且用力要均勻，力求操作一致，用力過大時(shí)，試樣磨樣過熱，容易造成試樣表面氧化。 (5)試樣不具備一定代表性。如有偏析、裂紋、氣孔等缺陷。
四、結(jié)束語
綜合以上分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用光電直讀光譜分析時(shí)，其誤差的產(chǎn)生是時(shí)時(shí)刻刻都存在，很難避免的。只要大家有質(zhì)量意識(shí)，有責(zé)任心，認(rèn)真維護(hù)和保養(yǎng)儀器設(shè)備，按照儀器設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行操作。
認(rèn)真學(xué)習(xí)直讀光譜分析儀理論知識(shí)，努力提高操作技術(shù)水平，針對(duì)系統(tǒng)誤差和偶然誤差產(chǎn)生的來源，有的放矢，采取積極有效的減小誤差的措施，將系統(tǒng)誤差和偶然誤差控制在很低限度之內(nèi)。www.100660379.cn
