岛津直读光谱仪培训讲义 100

1、PDA-7000系列、PDA-5500系列岛津光电发射光谱分析装置Shimadzu Optical Emission Spectrometer岛津国际贸易(上海)有限公司北京办事处 分析中心第一部分 理论知识和仪器第1章 理论知识41.1 发射光谱法n利用物质在外能 （热能、电能等）作用下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法。n通过判断元素特征谱线的存在，对元素定性分析，通过比较特征谱线的强度大小，对元素定量分析。51.2 特征光谱的产生n通常情况下，原子处于基态，在激发光源作用下，原子获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到较高的能量状态即激发态。

2、处于激发态的原子是不稳定的，外层电子就从高能级向较低能级或基态跃迁。多余能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱。原子发射光谱是线状光谱。61.3 谱线波长与能量的关系12EEhcE2、E1高能级与低能级的能量 波长 h普朗克常数 c光速 71.4 内标法n在被测元素的谱线中选择一根谱线称为“分析线”，从内标元素的谱线中选择一根谱线称为“内标线”，这两根谱线组成“分析线对”。根据这一对谱线强度的比值对被测元素的含量制作工作曲线进行定量分析的方法称为内标法。 R 分析线与内标线的相对强度比c 分析元素的含量b、A 常数 AcbRlglg81.5 工作曲线n光谱仪根据特征谱线的强度与含量

3、的关系，通过激发试样，测定未知样品的含量。n已知元素种类和含量的样品称为标准样品。首先，测定标准样品，确定测定强度与含量的关系公式（即工作曲线，又称检量线）。系统通过工作曲线用未知样品的测定强度计算其含量。n分析前必须测定工作曲线用标准样品，制作全部分析元素的工作曲线。n工作曲线有多种形式，本仪器采用如下所示三次函数： I测定强度 X含量dcIbIaIX2391.6 标准化分析n标准化分析是通过测定接近定量分析范围上限和下限的两个标准样品或接近上限的一个标准样品的强度，利用数学方法，将测定强度修正到创建工作曲线时的强度，来校准仪器的过程。n用接近上限和下限的两个标准样品标准化称为两点标准化。用

4、接近上限的一个标准样品标准化称为一点标准化。n当条件或环境发生较大变化时，应进行标准化。另外，经过规定的时间或分析了规定数量的样品后，应进行标准化。n标准化修正公式： ,两点标准化系数 k一点标准化系数 IDC修正后强度 I 修正前强度IkIDC101.7 标准化系数和或k计算n1. 两点标准化系数由：HT = HI + LT = aLI + 得： = (HT - LT) / (HI - LI) = HT HIHT上限标准化样品的标准强度值HI上限标准化样品的测定强度值LT下限标准化样品的标准强度值LI下限标准化样品的测定强度值n进行两点标准化时， k 值设置为 1.0n2. 一点标准化系数由

5、：KT = k (KI +)得：k = KT/(KI +)KT一点标准化样品的标准强度值KI一点标准化样品的测定强度值 和 值在一点标准化时不进行初始化。111.8 共存元素修正n共存元素修正（基体效应修正）是进行修正由于样品中不同元素含量不同造成的分析元素测定值的变化。共存元素有两种影响，一是由于狭缝宽度和谱线宽度相近而重叠（重叠修正），一是鬼线的吸收和激发（吸收激发修正）。激发分析时，主要使用重叠修正。121.9 100%修正n由于样品中主要成分的含量高低不同，如高合金钢，导致基体元素（内标元素）含量不同。100修正（诱导含量修正）就是把分析元素含量修正到内标元素的含量上，因此也称为变动内

6、标法。n用100修正制作的工作曲线，横轴为化学分析值和内标元素含量的比值。 131.10 控样校正n由于共存元素的原因，化学分析值和分析结果产生偏差，控样校正就是为修正此影响，测定与分析样品组成相似的控制样品（已知精确化学分析值的样品），得到分析结果和化学分析值的关系，以分析未知样品的含量。n控样校正分为平移差值法和倾斜法。141.11 控样校正系数AC和MC计算n计算修正系数AC，MC：n当|Ct-C0|D1时，AC=0，MC=1。n当D1D2时，不计算系数，此时AC，MC仍然应用原来的数值 。n如何进行控样修正：nCCt时，用CAC=C+AC计算。nCCt时，用CMC=CMC或CMC=(C

7、-d)MC+d计算。n可以强制系统采用CAC=C+AC或CMC=CMC（或CMC=(C-d)MC+d）的方式计算。D2D2D1D1Ct D1下限管理值 D2上限管理值 Ct控制样品目标含量值 C0控制样品由工作曲线测定的分析值 d工作曲线表达式中的常数项151.12 含量分析计算流程开始测定强度测定强度计算标准化含量转换工作曲线选择共存元素修正100%修正控样校正特殊公式计算结果输出161.13 样品分析流程171.14 分析流程样品分析OKNO3 XtX3 XtX确认分析标准化分析控样校正样品分析OK确认分析第2章 岛津光电发射光谱简介192.1 PDA-7000型光电发射光谱分析仪n采用时

8、间分解 PDA（Pulse Distribution Analysis Method，脉冲分布分析法）测光法。n除铁、铝以外，还可进行铜、镁 、锌、铅、锡、钛、镍、钴等的含量分析。202.2 光电发射光谱仪的构成n发光系统：使用火花放电使金属元素激励发光n分光系统：分离特定元素固有的发光光谱线n测光系统：选择测定的光谱线n数据处理系统：对测定的光谱进行数据处理发光系统分光系统测光系统数据系统212.3 原子发射光谱仪结构图222.4 五种放电条件232.5 最新设计放电波形n 提高微量元素的灵敏度n 缩短分析时间242.6 传统的积分方法n传统的积分方法是将光电倍增管的输出的电流在积分器上以单

9、位时间积累的总电压作为谱线的强度。252.7 PDA方法nPDA法（Pulse Distribution Analysis Method，脉冲分布分析法）是在激发时记录每一个脉冲并按时间顺序排列后将脉冲按高低频数制作分布图，依据统计学的原则，对脉冲信号进行处理，去除各种因素造成的不正常的脉冲，然后再积分，得到强度。262.8 PDA技术的优点n可以将样品在激发时由于样品存在的气孔、裂纹等缺陷以及夹杂物产生的不正常的脉冲除去，减少因此而引起的分析误差。n提高了元素的分析精度，尤其提高了痕量元素的分析精度，同时降低了分析下限。n可以将固溶元素和非固溶元素的脉冲区分开来，从而进行某些元素的状态分析。

10、272.9 时间分解分析法n元素在激发时，由于元素的性质不同，其发光相位的状态和强度特征是不同的。n时间分解测光法是利用微秒级的高速快门，按照不同的相位段截取最佳的脉冲信号。n经过PDA的处理，从而提高了多种元素同时分析的范围，提高了分析的灵敏度、精度和分析速度。n能够进行某些元素的状态分析。282.10 时间分解测光法图示292.11 内标监控法n样品在激发时，由于样品存在的气孔、裂纹等缺陷以及夹杂物产生的不正常的脉冲，可以使用内标监控法除掉不正常的脉冲，可以得到重现性较好的分析结果。n对某个元素实施监控，除掉非固溶性元素的脉冲，可以降低背景，提高信背比，工作曲线有很好的线性关系。302.1

11、2 内标监控法图示n监控内标元素的谱线强度并只选择设定范围内的强度的方法312.13 分析钢中固溶铝和非固溶铝322.14 全积分法分析钢中酸溶铝和酸不溶铝酸不溶铝酸溶铝n全积分方法测定钢中酸溶铝和酸不溶铝是模拟的方式332.15 对电极的自动清洗n样品在激发时，样品上的蒸发物聚集在对电极尖端上，影响下一次的分析。n在每一次激发后，自动清洗一次对电极，保证每一次激发的条件一致。第3章 仪器的维护保养353.1 仪器外观363.2 PDA-7000 系列光谱仪透视图373.3 开关面板nMAIN主电源开关nSOUSE发光系统电源开关nAIRCON温度控制器开关nCONSOLE测光系统开关nTEM

12、P温度控制显示nPUMP真空泵电源nAC IN主电源接入n 地线接入nGAS IN氩气接入nCPU I/O数据处理系统383.4 仪器的启动和停止n仪器的启动n打开主电源开关（MAIN），然后打开温度控制器开关（AIRCON），测光系统开关（CONSOLE）和发光系统电源开关（SOURCE）。（仪器从开机到稳定，大约需要45个小时）n打开真空泵电源开关。n打开WINDOWS KIT电源开关，启动计算机，打开 PDA For Windows 软件。（参见相关软件操作讲解部分）n仪器的停止n退出 PDA For Windows 软件，关闭计算机，关闭WINDOWS KIT电源开关。（参见相关软件操

13、作讲解部分）n关闭真空泵电源开关。n关闭发光系统电源开关（SOURCE），测光系统开关（CONSOLE）和打开温度控制器开关（AIRCON），最后关闭主电源开关（MAIN）。393.5 仪器的紧急停止和恢复n紧急停机n紧急状态下，按下紧急开关，切断仪器的全部电源，实现紧急停机。n紧急停机后的恢复n关闭主电源开关（MAIN），温度控制器开关（AIRCON），测光系统开关（CONSOLE），发光系统电源开关（SOURCE），真空泵电源开关和WINDOWS KIT电源开关。n打开主电源开关（MAIN），然后打开温度控制器开关（AIRCON），测光系统开关（CONSOLE），发光系统电源开关（SOUR

14、CE）和打开真空泵电源开关。n打开WINDOWS KIT电源开关，启动计算机，打开 PDA For Windows 软件。403.6 更换真空泵油真空泵油每半年应该更换一次，更换的方法为：n关闭真空泵电源。n卸下泻油口螺钉让泵油流出。可以短时间旋转真空泵（瞬间切换ON和OFF开关几次），让泵油充分流出。油排尽后拧紧泻油口螺钉。n卸下注油口螺钉，注入 新油。可以短时间旋转 真空泵（瞬时切换 ON 和OFF开关几次），让 泵油充分流入。让油面 到达油窗中红点位置。n拧紧注油口螺钉，打开 真空泵电源。413.7 氩气管路图氩气瓶压力表减压阀电磁阀分析流量调节阀待机流量调节阀流量计激发台氩气增压器42

15、3.8 氩气流量的调整n旋转氩气待机流量控制盘，调节氩气待机流量，PDA-5500型为1L/min，PDA-7000、PDA-5500、PDA-5500型为0.5L/min。n在分析时旋转氩气分析流量控制盘，调节分析流量氩气分析流量，PDA-5500型为10L/min，PDA-7000、PDA-5500、PDA-5500型为8L/min。433.9 激发台（PDA-7000系列）443.10 激发台（PDA-5500型）453.11 更换电极（PDA-7000系列）电极在放电过程中粘附蒸发物，尖端变形造成精度下降，为此每放电200次应该更换新电极（或再生电极）。更换电极的方法为：n关闭发光系统

16、电源开关（SOURCE）。n打开激发台门，使用电极装卸工具拔出电极。取下样品板和粉尘杯。清扫激发室。（参见有关清扫激发台的内容）n安装粉尘杯和样品板。注意粉尘杯缺口方向和真空硅脂的涂抹方法。n将一个新（或磨好尖端的）电极小心插入，至电极与调节螺栓接触。n拧松锁紧螺母，将调节螺栓适当调低，向下按一点电极。n使用分析间隙规和调节螺栓调整电极的位置，电极下端与调节螺栓接触，上端与分析间隙规接触。锁死锁紧螺母，关闭激发台门。n打开发光系统电源开关（SOURCE）。刚刚更换的电极会造成分析值不稳定，应进行电极标准化放电。463.12 更换电极（PDA-5500型）电极在放电过程中粘附蒸发物，尖端变形造成

17、精度下降，为此每放电200次应该更换新电极（或再生电极）。更换电极的方法为：n关闭发光系统电源开关（SOURCE）。n打开激发台门，松开紧固旋钮，使用电极夹规拔出电极。旋转并取下电极座。取下试样垫圈，清扫发光台。（参见有关清扫激发台的内容）n安装电极座和样品垫圈。注意真空硅脂的涂抹方法和O形橡胶垫圈。n使用电极夹规将一个新电极（或磨好尖端的电极，再生电极使用#240砂纸或磨床将电极尖端修整为30角）小心插入，拧紧紧固旋钮，取下电极夹规，关闭激发台门。n打开发光系统电源开关（SOURCE）。n刚刚更换的电极会造成分析值不稳定，应进行电极标准化放电。473.13 清扫激发台（PDA-7000系列）

18、由于放电过程中的蒸发物可能玷污激发台激发室及氩气管路，每放电3000次后应该清扫激发台。清扫激发台的方法为：n关闭发光系统电源开关（SOURCE）。n打开激发台门，用电极装卸工具拔出电极。取下样品板和粉尘杯。n使用清洁布擦除样品板上的所有污垢，必要时可使用无水乙醇，但要等完全挥发后再安装。n使用清洁布擦除粉尘杯的所有污垢。注意粉尘杯怕摔易碎。n卸下氩气出口处连接的塑料管，使用清洁布清扫激发室，用吸尘器吸去粉尘。n清洁氩气出口。连接氩气出口处的聚乙烯塑料管。n安装粉尘杯和样品盘。注意粉尘杯缺口方向和真空硅脂的涂抹方法。安装电极，关闭激发台门。n打开发光系统电源开关（SOURCE）。483.14

19、清扫激发台（PDA-5500型）由于放电过程中的蒸发物可能玷污激发台激发室及氩气管路，每放电3000次后应该清扫激发台。清扫激发台的方法为：n关闭发光系统电源开关（SOURCE）。n打开激发台门，松开紧固旋钮，使用电极夹规拔出电极。旋转并取下电极座，取下试样垫圈。n使用清洁布擦除电极座，试样垫圈与激发台基座之间接触面以及激发室内的污物。定期卸下氩气出口处连接的塑料管，用吸尘器吸去管内粉尘，清洁激发台氩气出口。n安装电极座和样品垫圈。注意真空硅脂的涂抹方法和O形橡胶垫圈。n使用电极夹规将一个新电极（或磨好尖端的电极）小心插入，拧紧紧固旋钮，取下电极夹规，关闭激发台门。n打开发光系统电源开关（SO

20、URCE）。n刚刚更换的电极会造成分析值不稳定，应进行电极标准化放电。493.15 清洁聚光透镜由于放电蒸发物污染透镜，造成分析强度下降，因此每放电3000次应清洁聚光透镜。方法为：n拉动把手拉出透镜支架。n使用透镜旋转工具卸下透镜。注意防止透镜摔碎。n使用医用纱布蘸些无水乙醇，擦拭透镜。如果透镜污染严重，可使用牙膏擦拭。n使用透镜旋转工具安装透镜。n按压把手，使透镜支架复位。取下聚光透镜后不可将透镜支架压下，否则会破坏分光室真空，激发台中的粘附物也会进入分光室，污染光学部件。503.16 调整控制间隙每放电10000次，应对控制间隙进行调整，具体方法为：n关闭发光系统电源开关（SOURCE）

21、。n卸下发光系统前面板。n松开电极支架上的固定螺钉，取下电极。n使用砂纸（#240）或磨床修整电极尖端。n安装电极，使用间隙规调整间隙，拧紧固定螺钉。n取下间隙规，安装发光系统前面板。n打开发光系统电源开关（SOURCE）。513.17 氩气增压器n在氩气排气管上使用氩气增压器，氩气增压器中的水可以使 激发台中保持一定的氩气压力。n氩气增压器中的水位一般应保持1214cm。如果污染的很严重，应及时更换。n氩气增氩气的管路应定期疏通，保持氩气的通路畅通。第二部分 PDA For Windows使用第1章 软件的启动和退出541.1 PDA For Windows 的启动n点击桌面上的图标n在显示

22、密码输入画面时，按Esc键，或连续敲击 “回车”（Enter ）键显示仪器状态显示画面。（30秒内不执行任何操作，也将自动转到仪器状态显示画面。）如果正确输入密码后按“回车”（Enter）键，可以更改受到密码保护的分析情报。551.2 PDA For Windows 的退出n点击下拉菜单“维护(M)”中的“仪器状态检查(E)” 项。在仪器状态检查窗口点击 按钮（或按 F8 键），切断光电倍增管负高压。 n点击下拉菜单“文件(F)”中的“退出()”（或按活动菜单右上角按钮 ，或按 F12 键，或点击 按钮），退出PDA For Windows 软件。 第2章 分析准备572.1 仪器状态检查58

23、2.2 接通光电倍增管负高压 n接通真空泵电源，至状态画面真空度项显示OK。 n点击 按钮（或按 F8 键），接通光电倍增管负高压 。592.3 电极标准化 n电极磨好后，装入发光台，并在发光台上放置一块研磨好的废样，用试样压头压紧，关闭发光室门。n选择下拉菜单“准备(P)”中的“电极标准化 (D)”项，在电极标准化窗口中点击 按钮或按 F1 键或按发光台上的“START”按钮，开始激发。 602.4 描迹 n选择下拉菜单“准备(P)”中的“描迹(M)”项，选择适当的光源代码和内标元素的波长及衰减值。 n 点击 按钮（或按F1 键，或按发光台上的“START”按钮），开始激发，画面上显示描迹曲

24、线。 n大约三秒钟以后，将转轮解锁后逆时针转动到数字在 505 以下。将转轮顺时针转动到 505处，三秒钟以后点击按钮 （或按 F6 键），曲线上出现一个圆点，再将转轮顺时针转动五个数字，三秒钟以后点击按钮 （或按 F6 键），曲线上又出现一个圆点，以此类推，隔五个数字标记一点，直至一个波形周期完成。 n点击 按钮（或按 F2 键或按发光台上的“STOP”按钮）停止激发，检查曲线是否正常。612.5 入射狭缝位置计算n将数值填入“峰值计算”项的“P1”和“P2”栏内，按“回车”（Enter）键，在“峰值”栏自动显示计算结果。n将转轮逆时针转动到数字 515 以下，按计算结果，顺时针转动转轮到所

25、计算数值的位置，锁死转轮。第3章 样品分析633.1 标准化n选择下拉菜单“分析(A)”中的“标准化(S)”项。643.2 标准化组别和样品的选择n点击按钮 （或按 Shift + F4 键），在工作曲线列表中点击适当的工作曲线代码（或在“组别：”项直接输入工作曲线代码），再点击 按钮（或按 F1键）。n点击“样品”项旁边的 ，在标准化样品列表中点击适当的标准化样品代码（或在 “样品：”项直接输入标准化样品代码）。 653.3 分析过程中数据的删除n如果激发点不正常，点击 按钮（或按 Shift + F5 键），在分析数据序号列表中选择准备清除的数据序号，点击 按钮（或按 F1 键），清除第N

26、次的分析数据。 663.4 分析过程的强制结束和取消n样品分析时进行23次激发后，可强制结束。具体操作为点击按钮 （或按 Shift + F6 键），在弹出的对话框中进行确认（点击 按钮或按 Y 键）。n如果取消这一标准化样品的激发操作，可点击 按钮（或按 Shift + F7 键），在弹出的对话框中进行确认（点击按钮 或按 Y 键）。673.5 Alpha 和 Beta 值的计算n待全部标准化试样激发完成后，确认全部强度值数据正确。 n点击 按钮（或按 F3 键）进行计算，在弹出的窗口中点击按钮 确认。 683.6 控制样品校正n选择下拉菜单“分析(A)”中的“控样校正(M)”项 。693.

27、7 AC和MC值的计算n待控制样品激发完成后，确认全部强度值数据正确。 n点击 按钮（或按 F3 键）进行计算，在弹出的窗口中点击 按钮。 703.8 含量分析 n选择下拉菜单“分析(A)”中的“含量分析(C)”项 。第4章 工作曲线的制作724.1 制作工作曲线的顺序n登记标准样品的化学值。n创建分析组别，设置分析条件。n标准化样品强度分析n标准化校正n选择标准样品，进行工作曲线强度分析n工作曲线的计算以上操作须在输入密码后进行。734.2 标准样品化学值的登记n选择下拉菜单“条件(I)”中的“其他(O)”中的“化学值(C)项。 多基体时要注意首先选择基体元素744.3 分析组别的建立n选择

28、下拉菜单“条件(I)”中的“分析情报(A)”项，建立一个分析组别。 754.4 分析条件的设置选择分析方式设置氩气冲洗时间（秒）选择每个放电时序的光源设置每个放电时序的预燃和积分时间（脉冲个数）设置监控元素信息764.5 公共组别的设置n方法一n方法二774.6 分析元素的登记784.7 设置元素的波长和放电时序794.8 设置元素的测定方式804.9 设置标准化情报814.10 设置显示和打印的位置格式824.11 设置控制样品的名称和含量834.12 衰减值调整n选择下拉菜单“准备(P)”中的“衰减值调整(A)”项，打开“衰减值调整”窗口。n 选择组别和元素，在样品台上放置该元素含量最大的

29、样品，点击 按钮。n使用方向键（或）调整衰减值。比例为1时，内标元素调整至5左右，分析元素为34。844.13 标准化强度测定n选择下拉菜单“准备(P)”中的“标准化强度(S)”项，测定标准化强度。854.14 工作曲线强度测定n选择下拉菜单“准备(P)”中的“工作曲线强度(W)”项，测定工作曲线强度。864.15 标准样品的添加n方法一n方法二874.16 标准样品的选择884.17 工作曲线的计算n选择下拉菜单“条件(I)”中的“工作曲线和共存元素修正(W)”项，计算分析元素的工作曲线。 选择分析元素是否进行100%修正设置干扰元素修正第5章 特殊公式的应用905.1 元素情报设置n以计算低合金钢中碳当量为例介绍特殊公式的设置。915.2 标准化情报设置n以计算低合金钢中碳当量为例介绍特殊公式的设置。925.3