ARL-3460直讀光譜儀S偏低現象剖析

郭愛國,張艷莉

（陜西龍門鋼鐵有限責任公司,陜西 韓城 715405）

1 前言

硫是有害的雜質，在鋼中要嚴格限制其含量。硫作為常規(guī)分析非金屬元素，其激發(fā)產生的特征波長較長，能量較低，受光路的影響較大，所以它是光譜儀分析元素中較為敏感的元素。在日常分析中，儀器的飄移，如電源異常、設備震動、光電倍增管的老化等所造成的影響對硫來說，激發(fā)強度一般都是向低端偏離，容易出現數據的不準確性。

2 現象及分析原因

2.1 氬氣的影響

氬氣能夠防止試樣表面被氧化，提高背景與譜線的強度之比，穩(wěn)定激發(fā)的質量。硫分析的穩(wěn)定性，與氬氣的流量，壓力的穩(wěn)定有關，同時也受到氬氣純度的影響。

氬氣的影響分為三個方面：（1）氬氣不純；（2）氬氣流量太小；（3）氬氣的靜態(tài)流量。

（1）氬氣不純時硫的強度有一定程度的波動，一般表現為無規(guī)律的偏低，標準化無法消除影響，這種影響很容易發(fā)現，一旦氬氣不純，激發(fā)表現為聲音異常，聽起來尖銳，另外激發(fā)點也不正常。當氬氣嚴重不純時激發(fā)點發(fā)白，輕度不純時點的邊緣有白花存在，因為氬氣中有氧存在會再激發(fā)初期與金屬原子結合而形成氧化層，干擾甚至破壞整個激發(fā)過程，使硫的強度受到不同程度的影響。消除這一影響的關鍵在于：保證氬氣的純度不低于99.995%，且管路的氣密性良好。

（2）氬氣流量和壓力太小的影響。氬氣流量和壓力決定氬氣對試樣放電表面的沖擊力，若氬氣的流量和壓力太小造成沖擊力低，不足以將試樣激發(fā)過程中產生的氧和氧化物沖洗掉，而這些氧化物會凝聚在樣品表面和電極上，抑制試樣的繼續(xù)蒸發(fā)，造成硫元素沒有完全蒸發(fā)而最后分析結果的偏低（這種現象對其他元素也適應）。氬氣流量和壓力使激發(fā)室內氬氣不足，使激發(fā)質量不好或激發(fā)不完全，硫的強度表現為嚴重偏低甚至沒有，只要增大氬氣流量就可以解決，在正常分析前首要檢查氬氣的流量壓力表，輸出壓力控制在2.2Mpa-2.5Mpa之間，流量在3.5L/min。

（3）氬氣的靜態(tài)流量影響。ARL-3460光譜儀在待機或一段時間內不分析時要保證一定的靜態(tài)流量，靜態(tài)氬的流量控制在大約0.2-0.5L/min，光路內無靜態(tài)氬或靜態(tài)氬不足，會影響2000A以下的元素的光強值，S的光強值表現為偏低并伴隨不穩(wěn)定，隨著時間的推移光強值逐步升高。這種現象的處理辦法很簡單，多激發(fā)幾次并等待時間30分鐘以上。（這種現象也適用于常規(guī)分析中的C和P等元素）。

2.2 入射狹縫因震動而位移所產生的影響

入射狹縫在光電直讀光譜儀中很重要，從成像關系上來看，光譜線是入射狹縫的單色象，入射狹縫的質量和位置的精確直接影響光譜線的質量。入射狹縫因震動而位移這一情況在短時間并無明顯表現，且一般不易察覺，這時我們可以對內標線進行掃描，調節(jié)入射狹縫的測微鼓輪，使被測元素的分析線準確進入入射狹縫內。在震動較大的地方應適當增加描跡頻次。另外分析室內的溫濕度的波動幅度過大也可以使元素譜線偏離出射狹縫，所以一定要嚴格控制分析室內的溫濕度。

2.3 透鏡污染造成的影響

在試樣激發(fā)過程中會產生金屬粉塵和氣體，這些粉塵氣體大部分會隨著氬氣進入過濾系統(tǒng)，也有少量的粉塵S蒸汽會經光路通道到達透鏡處并因透鏡的高溫吸附在透鏡的表面，較長時間后，會在透鏡的表面形成黃色附著層，造成透鏡的透光率下降，影響測定的絕對強度。

只要不是透鏡異常的情況下的深度污染，飄移校正可以消除這一影響。為了保持儀器的最佳狀態(tài)每個月清洗透鏡一次。

2.4 信號線的影響

信號線是指光電倍增管到積分電路的一段連線，該線在導電性對外絕緣性和屏蔽性效果幾個方面有很高的要求，長期使用引起的老化或因震動引起的導電不良，均會導致輸出信號的不穩(wěn)定。

當S的強度表現不穩(wěn)定時，可以懷疑該信號線出現問題，這時分析時好時壞，不呈現規(guī)律性。解決辦法有：更換信號線，但要排除試樣的不均勻造成的誤差和常見故障的干擾，這種偏低只能說明S通道的問題，對整機無效，但其他元素信號線出現問題也會出現此現象。

2.5 激發(fā)光源的影響

激發(fā)光源包括兩部分：（1）電路的影響；（2）激發(fā)臺板的影響。

其中電路的影響包括：微法元電電容和輔助間隙。

（1）當微法電容中的某一個損壞時，激發(fā)強度會下降0.5倍左右，激發(fā)點也略偏小，這時標準化所產生的系數成倍增加，需及時更換。

（2）輔助間隙的常見故障主要有電極端頭太臟影響激發(fā)，電極極間距離太大，影響激發(fā)。

輔助間隙長期使用后，由于氬氣中的雜質不斷附著，會在電極端頭形成一層污垢導致放電功率下降，最終導致激發(fā)不能順利進行，表現在激發(fā)聲音斷續(xù)，激發(fā)點周圍有白色斑紋，S的強度稍偏低，這時激發(fā)偏低并不十分異常，只有結果比較才能看出。處理辦法是，經常消洗輔助間隙。

電極間距離太大，產生的現象與電極端頭積垢的現象基本相同，一般發(fā)生在更換電極后，處理辦法是更換新電極。

（3）激發(fā)臺板的影響：物理磨損造成臺面不平或激發(fā)孔過大，處理辦法是更換載樣臺。

激發(fā)室內金屬粉塵污染，處理辦法是勤于清理。

3 結論

以上這些都是造成S偏低的常見原因，認真分析和統(tǒng)計激發(fā)強度就能及時發(fā)現可能存在的故障，并找到解決的辦法，對問題及早發(fā)現及時分析處理，從而保證分析質量。

因為S的強度與儀器硬件性能間的這種密切關系，我們應把S強度的監(jiān)控作為對ARL-3460光電直讀光譜儀日常管理的核心，通過對S的全面監(jiān)控，實現對整機硬件性能的監(jiān)控，實現對可控問題的及早發(fā)現。