金屬材料元素分析儀的技術(shù)原理解析

金屬材料元素分析儀的技術(shù)原理

金屬材料中的碳、硫、硅、錳、磷、鎳、鉻、銅等元素對(duì)其性能和品質(zhì)有著重要影響。本項(xiàng)目是光電比色儀的升級(jí)換代產(chǎn)品。比色分析儀器的檢測(cè)原理是含有不同元素成分的溶液，其化合物為不同顏色，對(duì)不同波長(zhǎng)的光，具有選擇性吸收譜圖。因此，當(dāng)一個(gè)固定波長(zhǎng)的光通過(guò)含有某種元素的溶液(有色溶液)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光吸收，此吸收規(guī)律可由朗伯-比爾定律得出：

單色光經(jīng)過(guò)有色溶液時(shí)，透過(guò)溶液的光強(qiáng)度不僅與溶液的濃度和厚度有關(guān)，而且還與溶液本身對(duì)光的吸收性能有關(guān)：

A = KCL

其中 A 為消光值，是透射光強(qiáng) I 和發(fā)射光強(qiáng) I0 的比值的對(duì)數(shù)(反射光強(qiáng)度忽略不計(jì))即 A= lg(I0/I);

K 為某元素溶液的消光(吸收)系數(shù)，一種元素溶液對(duì)于一定波長(zhǎng)(單色光)的入射光的 K 值具有一定數(shù)值。若溶液的濃度以 mol/l 表示，溶液厚度以 cm 表示，則此時(shí)的 K 值稱為摩爾消光系數(shù);

C 為溶液的濃度，與元素在溶液中的含量相關(guān);

L 為光程，即溶液的厚度，在本產(chǎn)品中與比色皿相關(guān)。

比色分析儀器的比色分析法就是根據(jù)朗伯-比爾定律來(lái)進(jìn)行的。

若先配制一已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并用同樣方法處理標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測(cè)溶液，使其成色后在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下用比色分析儀器分別測(cè)定它們的吸光度，則在標(biāo)準(zhǔn)溶液中As=KsCsLs，在待測(cè)溶液中Ax=KxCxLx，如測(cè)定時(shí)選用相同厚度的比色皿使L相等，并使用同一波長(zhǎng)的單色光和相同的環(huán)境溫度，則k也相等，即有 As/Ax=Cs/Cx 或 Cx=(Ax/As)Cs只要能測(cè)出吸光度值就能測(cè)出被測(cè)溶液的濃度，這就是比色分析儀器檢測(cè)的基本原理。

由于不同元素及不同的檢測(cè)分析方法，需要不同的特定波長(zhǎng)(如氧化亞錫還原硫氰酸鹽光度法測(cè)定鋼中鉬需用520nm;草酸硫酸亞鐵硅鉬藍(lán)光度法測(cè)定鋼中低硅需用700nm)，而傳統(tǒng)元素分析儀的光源波長(zhǎng)均為固定預(yù)設(shè)不可調(diào)，無(wú)法適應(yīng)冶金、鑄造、機(jī)械、化工等各行業(yè)采用新材料檢測(cè)多種元素的需要。本項(xiàng)目國(guó)內(nèi)首創(chuàng)采用采用波長(zhǎng)可調(diào)光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)及分析元件采用彎道式比色杯等創(chuàng)新技術(shù)，以及回歸曲線計(jì)算采用多字節(jié)浮點(diǎn)對(duì)數(shù)運(yùn)算，參數(shù)調(diào)整和跟蹤采用電子自動(dòng)調(diào)整設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)光源波長(zhǎng)的連續(xù)可調(diào)，而且波長(zhǎng)精度明顯提高(由過(guò)去的20nm以上提高到現(xiàn)在的2nm以下)，從而滿足了各行業(yè)用戶檢測(cè)不同材料的多種元素含量的需要。