金屬元素分析儀原理

目前，國(guó)內(nèi)冶金、鑄造、機(jī)械等行業(yè)的用戶(hù)為分析金屬材料中除碳硫以外的微量元素成分時(shí)，可使用的儀器有以下幾類(lèi)：
 
　　1.光譜分析儀。優(yōu)點(diǎn)是一次可以分析多種元素，精度較高。缺點(diǎn)是價(jià)格太高，一套幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)，所以目前只有少數(shù)大型企業(yè)使用。
 
　　2.分光光度計(jì)。優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)波長(zhǎng)選擇方便，價(jià)格不高。缺點(diǎn)是檢測(cè)結(jié)果不能直接顯示（要換算）；沒(méi)有曲線建立調(diào)用功能，檢測(cè)不同元素每次要重新定標(biāo)；比色皿放入和倒出液體不方便；對(duì)操作人員的化學(xué)分析基礎(chǔ)知識(shí)要求高，因此不能適應(yīng)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)分析的需要。
 
　　3.比色元素分析儀。優(yōu)點(diǎn)是使用方便，價(jià)格也不高，對(duì)操作人員的化學(xué)分析基礎(chǔ)要求不高，因此被廣泛用于企業(yè)生產(chǎn)檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)分析。但由于其產(chǎn)生的歷史原因，存在以下先天性缺陷。
 
　　光電比色金屬元素分析儀是我國(guó)在上世紀(jì)60年代適應(yīng)鋼鐵冶金五大元素（碳、硫、硅、錳、磷）的現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)分析的需要而發(fā)展起來(lái)的。檢測(cè)硅、錳、磷研制了元素分析儀（當(dāng)時(shí)叫三元素，三個(gè)通道分別預(yù)設(shè)固定波長(zhǎng)檢測(cè)硅、錳、磷），由于硅、錳、磷檢測(cè)要求的波長(zhǎng)不多，精度要求不高，因此，三元素分析儀較好的滿(mǎn)足了鋼鐵冶金行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線分析元素含量的需要。但現(xiàn)在，各行業(yè)需要檢測(cè)的材料除了鋼鐵，還有銅合金、鋁合金、鋅合金，檢測(cè)的元素也從硅、錳、磷發(fā)展到銅、鉻、鎳、鋅、鎂、鎢、釩、鈮、鈦、鉬、鋁、砷、鋯、硼、稀土元素等多種元素。傳統(tǒng)的光電比色金屬元素分析儀普遍存在的以下缺陷，就日益嚴(yán)重的體現(xiàn)出來(lái)：
 
　　1.測(cè)量波長(zhǎng)為預(yù)設(shè)固定，不能連續(xù)可調(diào)，雖說(shuō)有些機(jī)型可以更換（通過(guò)更換濾光片或發(fā)光二極管），但對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)仍嫌繁瑣，遇到測(cè)量超出儀器通道數(shù)的元素種類(lèi)或要檢測(cè)不同合金材料時(shí)，尤其不方便。而且不是所有波長(zhǎng)的濾光片和LED可以采購(gòu)到，使得某些特定元素的測(cè)量遇到困難，如鎂元素的測(cè)量需要576nm的光源，而這樣波長(zhǎng)的濾光片和LED都無(wú)法得到。
 
　　2.測(cè)量光源大多為直流燈泡加濾光片或冷光源發(fā)光二極管，其波長(zhǎng)準(zhǔn)確度較差。直流燈泡加濾光片方式其波長(zhǎng)精度取決于濾光片，元素分析儀大多應(yīng)用的濾光片，效果的也只能達(dá)到±15nm。采用發(fā)光二極管的波長(zhǎng)準(zhǔn)確度取決于使用的二極管，大多誤差范圍在20～30nm,無(wú)法保證分析檢測(cè)的精度。
 
　　新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，要求各行業(yè)的元素分析的種類(lèi)更多，要求更高，面對(duì)傳統(tǒng)元素分析儀的固有缺陷和市場(chǎng)壓力，不少?gòu)S家采取以下應(yīng)對(duì)措施：
 
　　1. 增加儀器分析通道數(shù)，即增加預(yù)設(shè)的固定波長(zhǎng)數(shù)，從而增加可以檢測(cè)的元素?cái)?shù)量；
 
　　2. 針對(duì)預(yù)定的不同用途，預(yù)設(shè)不同的固定波長(zhǎng)，從而形成分別檢測(cè)不同材料和不同元素的不同型號(hào)元素分析儀。
 
　　但上述方法都是治標(biāo)不治本，一來(lái)不是所有需要的波長(zhǎng)都可以實(shí)現(xiàn)，二來(lái)波長(zhǎng)精度不高的問(wèn)題還是沒(méi)有解決，因此仍然無(wú)法從根本上解決傳統(tǒng)元素分析儀的先天性缺陷。