直读光谱仪在铅基合金中的灵活运用

1、直读光谱仪在铅基合金中的应用(application of direct reading spectrometer in the lead-based alloys)摘要(abstract:)随着蓄电池板删对使用铅合金质量要求越来越高，特别对合金元素含量范围控制越来越严格，直读光谱仪便得到了普遍的应用，一改以前纯化学分析速度慢的缺点，给铅合金的过程配制带来了方便，具有一定的指导意义，本人根据多年的仪器操作经验对直读光谱仪在铅基合金中如何应用做以下总结，以便能更好的将光谱仪在合金配制过程中发挥更大的作用。 the battery plate requires high-quality lead

2、alloys and severely controls the range of the alloy contents, which leads to the wide application of direct reading spectrometer, speeding up the process of lead alloys. based on the operating experiences, the author presents the methods of how to apply direct reading spectrometer in the lead-based

3、alloys.关键词(key words:)1.直读光谱仪：是应用原子发射光谱分析原理，快速定量分析块状、棒状等金属样品的化学成分的光电光谱仪 .direct reading spectrometer is a optical spectroscopy which can quickly analyzing the chemical elements of block, rod and other metal samples by the principle of atomic emission spectrometry. 2.光谱：光谱是指电磁辐射按照波长（或频率）顺序排列形成的图谱。 sp

4、ectrum refers to the generated map that electromagnetic radiation arrays in accordance with the wavelength (or frequency).一直读光谱仪的基本原理采用原子发射光谱学的分析原理，样品经过电弧或火花放电激发成原子蒸汽，蒸汽中原子或离子被激发后产生发射光谱，发射光谱经光导纤维进入光谱仪分光室色散成各光谱波段，根据每个元素发射波长范围，通过光电管测量每个元素的最佳谱线，每种元素发射光谱谱线强度正比于样品中该元素含量，通过内部预制校正曲线可以测定含量，直接以百分比浓度显示。只有清楚的掌

5、握光谱仪的基本原理才能对仪器进行熟练的运用，方能准确判断仪器的准确性。最简单的应该如何判断仪器该进行标准化了。二直读光谱仪的优点1.自动化程度高、选择性好、操作简单、分析速度快，能同时进行多元素的定量分析。如在12分钟内可同时对铅中十几种元素进行测定，控制合金工艺，加速合金配制过程。负板用的铅钙合金，在配制过程中钙容易挥发，损耗大，往往损耗程度不同，所以要及时获得数据，以便增减投料，光谱仪的应用解决了化学分析速度慢（化学分析法分析钙含量需三个小时）之缺点，为合金配制提供了方便。2.准确度高，相对误差约为1%3.精确度高。采用摄谱法的光谱分析，因感光板及测光方面引入的误差一般在1%以上，而采用光

6、电法时，误差可降至0.2%以下，因而具有较高的精确度，有利于进行样品中高含量的元素的测定。4.适用于较宽的波长范围；光电倍增管对信号放大能力强，对强弱不同谱线可用不同的放大倍率，相差可达10000倍，因此它可用同一分析条件对样品中多种含量 范围差别很大的元素同时进行分析；线性范围宽，可做高含量分析。铅基合金中锑的分析范围广，从0.0001%30%，光谱仪可以同时分析出来。5.检出限低。光电光谱分析的灵敏度与光源性质、仪器状态、试样组成及元素性质等有关。一般对固体样品采用火花或电弧放电时检出限可达0.1-10ppm。三深记铅基合金的种类和元素化学成分要求范围，合理建立不同的分析程序，以便更快更准

7、确分析。目前铅基合金种类很多，大致分为两类，汽车启动型电池，一般需要铅基合金有，六元素、四元素、普通铅锑合金等，主要对其中锑铜砷锡硫硒等元素的分析。另类是电动车用免维护助力电池，主要铅钙合金、铅镉合金、铅锡合金等。根据合金种类不同建立几个分析程序，使用起来更加灵活，比如：pb-ca-alloy用于分析铅钙合金pb-sb-cd-alloy用于分析铅锑镉合金pb-sb-alloy用于分析铅锑合金pb-purelead-alloy用于分析纯铅四直读光谱仪使用误区很多人都认为直读光谱仪价格昂贵，分析快速，准确度高，所以样品直接就放火花台激发，得到数据便报告出去，也不顾及仪器状态。其实不然，准确度是有他

8、的相对性，了解原理的都知道光谱仪测的值有他的相对性，准确与否在于使用的标样和类控样的值的准确性。所以在类控样的制作上要求含量非常准确，合金结构要均匀细密。五了解仪器产生误差的根本原因，以能更好的使用仪器1系统误差的来源(1)分析试样和标准样品的组织状态不同。在做固体金属材料分析时，分析试样和标准样品的组织状态不同是经常存在的，因为组织结构的不同，在光电直读光谱分析中某些元素测定的结果也不尽相同，从而引人了系统误差。(2)试样中除基体元素和分析元素以外的其他元素干扰。若标样和试样中的第三元素的含量和化学组成不完全相同，亦有可能引起基体线和分析线的强度改变，从而引人系统误差。 (3)光谱标样在化学

9、分析定值时带来的系统误差。(4)未知元素谱线的重叠干扰。(5)氩气不纯。当氩气中含有氧和水蒸气时，使激发斑点变坏;或氩气管道与电极架有污染物排不出去，或有浊漏时，使分析结果变差，从而引人系统误差。 (6)钨电极的影响。钨电极的顶尖应当具有一定角度使光轴不得偏离中心，放电间隙应当保持不变，否则聚焦在分光仪的谱线强度会改变。如:重复放电以后，钨电极会长尖，改变了间隙放电距离;激发产生的金属蒸气也会污染透镜表面，它们都能引人系统误差。所以必须每激发一次后就要用刷子清理电极。 (7)透镜的影响。由于铅污染大，易产生铅蒸汽和铅灰尘，透镜内外表面很容易受到污染。使透过率明显的降低，从而降低了谱线的强度，进

10、而使工作曲线的斜率降低，所以聚光镜要进行定期清理。 (8)电源电压的影响。电源电压的变化容易引起激发单元放电电压的改变，电源电压波动要求在10写以内。 (9)分析过程中，工作条件等的变化没有觉察出来，也会产生系统误差。2偶然误差的来源(1)试样成分不均匀。因为光电光谱分析所消耗的样品很少，样品中元素分布的不均匀性、组织结构的不均匀性，导致不同部位的分析结果不同。不均匀性的主要原因是:合金搅拌不均匀，试样在取样冷却过程中存在缺陷，如:气孔、裂纹、砂眼等。(2)试样表面不平整。当试样放在电极激发台上时，不能有漏气现象。如有漏气，激发光室气压不稳定，激发试样的声音也不正常，激发斑点变白，影响分析结果

11、。(3)分析样品与控制标样操作不一致。(4)试样不具备一定代表性。如有偏析、裂纹、气孔等缺陷。只有清楚的认识到仪器产生误差的来由才能去消除误差，更准的运用好仪器，保证提供准确的分析数据。六、仪器进行标准化标准化有时也叫再校准，一般情况下都是双点标准化（现在spectromaxx型仪器使用钢铁标样进行单点标准化）。一个低点另一个高点。在工作曲线发生漂移时必须进行标准化工作。具体操作如下：1.启动“spark analyzer”光谱仪分析软件后，按f10键调用所需分析程序,在分析程序表中，用鼠标单击要调用的分析程序名，再单击ok按钮，进入测量窗口。2.按ctrl+f键用氩气预冲洗火花台。然后按f2

12、键激发几次废样，待仪器稳定后可进行标准化操作。3.在测量窗口，按f7键开始标准化，在“standardize program”标准化对话框点击yes按钮确认后，屏幕右上角出现“sample list”标准化试样表,其中以黄色背景显示的是当前要激发的标准化样品名。点击标准化样品名对话框yes按钮确认，将正确的标准化样品在火花台放好后，按f2键，开始激发准备好的相应标准化样至少4次，如有不好的激发结果可用delete键删除之。按f9键自动平均存储并进入下一个样品，以此类推，最后直到屏幕中间出现一个标准化数据表后，按ok按钮，此时打印机开始打印。4.标准化系数值f1.5为最佳。七类型标准化在仪器中的

13、灵活应用 仪器在长期使用过程中由于各种原因使仪器光强度发生变化，进而工作曲线发生漂移，致使分析结果发生变化。只有通过做标准化来校正工作曲线，而标准化步骤繁杂，受温度、室内环境影响特大，经常做标准化消耗了标准化样品，往往还会产生校正不过来的曲线，比如单点标准化的元素，就很难校正过来，类型标准化就解决了这一问题，使用简捷方便、易操作。类型标准化是同一类型的合金进行校准，是校准曲线上的某一段，类控样和试样应是同一类型，成分含量也相同的，包括合金结构也相同，比如正板合金用的铅锑合金样品不能用铅钙合金类控样来类控，钙母合金不能用普通铅钙合金控样来控。在室内环境、仪器状态不变的情况下，每次只需采纳类控系数

14、即可以对样品进行分析。具体操作以spctrom9仪器为例1.在测量窗口，按f8键进行类型标准化操作。在弹出的“measure type standardization sample”控样测量窗口的“available sample”可选样品栏中列出可供选择的类型标准化样品名，单击样品名选择需要的类型标准化样品名，其背景变兰且自动传输到“select sample”选择样品栏的输入区，并按ok按钮确认。2选择类型标准化试样后，屏幕出现“type standardize(measure sample)”类型标准化（测量样品）对话框，按yes按钮进入测量窗口。3.在测量窗口先激发几次废样,待仪器稳定

15、后可进行类型标准化操作。按f2键激发准备好的相应类型标准化样23点，如有不好的激发结果可用delete键删除之。若精度满足要求，按f9键自动平均存储后屏幕中间出现一个控样数据表后，按ok按钮结束类型标准化工作；在做完控样后，屏幕左上方第一行必须出现“type connected concentration试样名”类型含量，此时再将该控样激发一次，分析值与化学值相符才说明类型标准化成功。4.在调换分析程序后（包括重新调用了分析程序）或在同一分析程序中要分析不同牌号样品时，必须按shift+f8键重新调用相应的控样系数。八如何绘制及延伸工作曲线由于仪器中某些元素的测量范围满足不了企业的生产需要，要

16、延伸曲线，扩大测量范围，首先要选准确度、精密度、均匀性好的标样来进行采集光强度比值，且所需标样不能低于五块。一般仪器中的cd最高测定为0.54%，而所需最高可达2%，因而需延伸镉的工作曲线。下面是本人对cd曲线延伸采用标样及采集光强度比情况：标样 cd含量 （%） 采集光强度比值1# 0.76 3294.k2# 1.17 4867.k3# 1.40 5855.k4# 1.50 6159.k5# 1.76 7240.k九仪器要定期进行保养，以保证仪器的稳定性和准确性1日维护（1）每激发一个试样前须用软纸擦净火花台，再用电极刷擦净电极。（2）每班要清理一次火花室，清理火花台前，先关闭光源。然后拧下

17、火花台前的电极定位螺杆，卸下火花台板，小心取出火花室内圆石英垫片和玻璃套管，再用吸尘器清理火花室的黑色沉积物。（3）清理火花室内部后，安装火花台板时要用中心距定好中心，再拧紧固定螺丝，然后用电极定距螺杆调整好电极距。再将玻璃套管套在电极上。（4）每班要用干净抹布擦净仪器外壳，用吸尘器清理净火花台面和废氩排出口的尘物，打扫机房内卫生。2周维护（1）每周清理一至两次废氩过滤筒。卸下和安装前护盖时要特别小心，绝对不能碰触光导纤维。（2）每周用吸尘器清理风扇前泡沫过滤片上的灰尘。十仪器使用过程中要注意事项1.非岗位人员不得随便进入机房，机房内禁止吸烟、吃食物。2.卸下火花台板时要轻拿轻放，防止内表面划伤。取出火花室内圆石英垫片和玻璃套管时务必谨慎小心，防止操作不当致其破碎。3.压样品夹子要垂直，不得在未夹好样品时按激发键，不得在激发时触摸或抬起样品夹。如果遇到激发时声音很大，应该按f3键停止，不允许直接抬起样品夹，否则易造成电路板烧毁。4.激发样品后在火花台内产生黑色沉积物可导致电极与火花台之间短路，所以火花台应定期清理。5.不准乱按键盘，操作人员不得进入操作规程规定以外的任何程序，不