光電直讀光譜儀使用中誤差分析及消除對策
——以檢測不銹鋼成分為例

葉 青

(余姚市質量檢驗檢測中心，浙江 余姚 315400)

0 前言

在人們對產品質量要求的不斷提高下，為了提高檢測的精度，縮短檢測的時間，在目前對不銹鋼成分的檢測當中，應用了光電直讀光譜儀來代替傳統的化學檢測方法，但是在檢測的過程中，對由于測試的方法、環境和測試人員的水平問題，使檢測結果產生一定的誤差，在這樣的情況下，需要對其中誤差產生的原因進行分析，并且根據這樣的原因，采取相關的對策來提高檢測的整體精度。

1 光電直讀光譜儀的工作原理

在對物質的成分進行檢測的過程中，由于在不同的物質當中，存在有不同的屬性，在這樣的情況下，物質當中的不同組成成分，在一定條件下發射的光譜特征不同，人們就可以利用這樣的屬性，來對不同的物質進行區別。光具有一定的波動性質，光的顏色不同，所產生的波長也就不同，按照波長的不同，可以將其進行相應的排列，這樣的光就是所謂的光譜，而相應的物質能夠對光譜進行發射，并且不同的物質能夠對光進行相應的吸收和散射，根據這樣的情況，可以對物質所發出的光譜用分光儀器進行檢測，以此來對其中的組成成分進行確定。從目前的情況來看，利用光電直讀光譜儀來對物質成分進行檢測的過程中，其自動化程度較高，同時分析的速度較快，能夠滿足人們目前的檢測需要，另外，利用光電光譜法可以在同一條件下來對不同含量的元素進行同時檢測，而且檢測的結果精度較高，使用的成本較高，根據以上使用優勢，利用光電直讀光譜儀來對物質中的成分進行檢測，已經普遍被人們所接受，并且進行應用，其主要應用范圍包括金屬機械加工、建筑材料、電池和石油化工等行業，一般情況下，光電直讀光譜應用最廣的領域為鋼鐵行業，其中不銹鋼中元素的標準值和標準誤差體現如表1。

表1 不銹鋼中元素的標準值和標準誤差

2 光電直讀光譜儀檢測不銹鋼成分中誤差的產生原因

在利用光電直讀光譜儀來對不銹鋼的成分進行檢測的過程中，存在著這樣一種問題，同一個測量人員，在利用同樣的測量方法和測量儀器，來對同一樣品進行多次的檢測，其檢測結果不能保證完全相同，在這樣的情況下可以看出，檢測誤差的產生是不可避免的，其中產生誤差的原因有很多，其主要原因在于光譜的性能不穩定，另外是所檢測物品表面的處理不符合相關的標準，在進行檢測的過程中，激發光源是其中最為重要的一部分，其主要作用是為了使樣品進行蒸發和激發，但是在實際的檢測當中，不銹鋼的蒸發或者激發之間沒有明顯的界線，這些過程幾乎是在同步進行的，在這樣的情況下，都會對檢測結果造成一定程度的影響；除了光源激發的條件之外，檢測的對象也會對檢測結果造成影響，在進行檢測的過程中，不能僅僅使用一種檢測條件來對不銹鋼中的成分進行分析，比如分析鋼鐵的工作條件，就不適合對有色金屬進行分析；另外是在其中氬氣進行放電的過程中，氬氣的純度會引起檢測結果出現誤差，另外樣品本身會使氬氣的放電的情況下引入一定量的氧氣，從而會檢測結果產生一定的影響。

另外，造成誤差的原因還包括以下幾下方面：首先是不銹鋼當中和合金元素含量較高，這樣會對其中非金屬元素的含量造成影響，在這樣的情況下，會造成非金屬元素含量的測量結果不準確；其次在對不銹鋼成分進行檢測的過程中，其中非金屬元素的分析通道會落到紫外區，在這樣的情況下，就會引起分析結果的偏差；最后，在對不同的不銹鋼種類進行檢測的過程中，由于使用的儀器為同一臺光譜儀，在這樣的情況下會引起操作臺的分析電極污染，從而造成其中的合金元素含量檢測結果偏高，導致檢測結果的不合理。

3 光電直讀光譜儀檢測不銹鋼成分中的誤差消除對策

針對以上檢測誤差的產生原因，在具體的檢測過程中，需要對其中的各個環節進行把握，在對打程度上保證檢測結果的精確程度，一般情況下，其誤差消除對策包括以下方面。

3.1 正確取樣

在進行光譜分析的時候，其中取樣的方法和對樣品的處理結果，也會對檢測的精度產生一定的影響，在進行爐前分析的時候，需要對爐中的樣品進行快速的紅切，一旦發現樣品出現有裂紋和氣孔的情況，就需要進行重新選樣，在對低碳鋼進行檢測的時候，為了進一步提高其中碳含量檢測結果的準確度，需要將紅料放在流水當中進行急速的冷卻，以此來使樣品形成馬氏體和奧氏體；對于碳含量較高的不銹鋼來說，需要在對其進行切割之后采取暖冷，這樣可以避免樣品產生裂縫；在對鑄鐵和球墨進行檢測分析的過程中，需要保證樣品進行充分的白口化，其中的取樣溫度、冷卻速度和脫模時間需要按照相應的標準來進行確定；在對不同材料進行分析的時候，需要根據材料的不同性質，來采取不同的研磨工具，以此來去除樣品表面的氧化層，保證檢測結果的整體精度。

3.2 提高操作人員的檢測水平

在檢測的過程中，工作人員是其中的主導者，操作人員的專業水平和操作能力直接決定了檢測的準確程度，在這樣的情況下，需要保證操作人員對樣品和分析方法有著足夠深的認識，另外，也需要保證操作人員的整體操作熟練程度；同時，也需要檢測人員需要較深的質量控制意識，在這樣的情況下，就能夠對檢測過程中的各個環節進行相應的控制；最后，由于分析過程所用的時間較長，這就需要檢測人員的身體素質和心理素質達到相應的標準，才能專心的來完成整個檢測工作。

3.3 檢測設備

為了提高檢測分析結果的精度，消除其中的誤差，需要對其中所使用的設備進行相應的保養，一般情況下，所使用的設備主要包括樣品加工設備和分析檢測儀器，在實際的檢測過程中，需要保證其中分光計的整體精度，達到檢測所需要的標準，另外也需要對光源的性能進行嚴格把握；針對不同樣品的特性，來選擇不同的樣品加工設備，并且需要保證在引入樣品的時候，不影響氬氣系統的整體穩定程度；最后，需要定期對相關儀器進行保養，并且對儀器的整體精度進行調整。

3.4 樣品和檢測環境

在對樣品進行檢測之前，需要根據相關的規定，來對樣品的代表性、熱處理狀態和組織結構狀態進行分析，另外需要對樣品成分的均勻性進行及時控制，保證組成結構的統一性，在對樣品進行磨制的過程中，需要根據樣品的性質來采取合適的方法；另外，需要對進行樣品檢測環境的溫度、濕度照明和電磁干擾等條件進行嚴格控制，以此來保證儀器的整體穩定性。

4 結束語

在利用光電直讀光譜儀來對不銹鋼中成分進行檢測的過程中，由于樣品、操作人員、檢測儀器和檢測方法等方面的影響，會使檢測的結果出現一定程度的誤差，這就需要操作人員具有豐富的操作經驗，并且保證設備和樣品處于標準的檢測狀態，以此來保證檢測的整體精度。

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