元素测试和分析用光谱仪

分析铸造金属的成分和牌号

光谱化学分析是一种化学分析，用于确定原子和电子在化合物分子中的排列。它观察运动或结构变化时吸收的能量。测量电磁铁辐射的波长和强度，以产生主要用于质量评估的量化结果。

光谱学和分光计

光谱学和光谱仪是讨论光谱化学分析时经常出现的术语。简单地说,光谱学能量的研究是否与样品材料有关谱仪仪器在使用期间是否使用光谱法，光谱学的作用。

光谱学

光谱学是研究辐射能量与样品材料之间相互作用的学科。这种相互作用产生可见光形式的电磁波，通常被视为火花。光谱学被介绍在17^th当时艾萨克·牛顿爵士发现，白光可以用棱镜分解成不同颜色的成分，这些成分可以重新组合成白光。他意识到棱镜并不是产生颜色的东西，而是用来分离白光的组成颜色。在19世纪早期，约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫进行了实验，使光谱学进一步发展成为一种更精确和定量的科学技术。然而，直到19^th世纪，散射光的定量测量被标准化，并被公认为一种可靠的测试方法。

谱仪

光谱仪是光谱学中用来产生谱线并测量其波长和强度的仪器。它是一种科学设备，通过质量、动量或能量分离粒子、原子和分子。分光计是化学分析和粒子物理学的组成部分。光谱仪有两种类型:光学光谱仪和质谱仪。

光光谱仪

一个光学光谱仪，或简单的“光谱仪”，能够分离白光和测量个别的颜色窄波段(光谱)。它表明光的强度是波长或频率的函数，偏转是由棱镜的折射或衍射光栅的衍射产生的。光学光谱仪使用光学色散的概念，由于样品中的每个元素都有独特的光谱特征，光谱分析可以确定样品本身的组成。光学光谱仪在天文学、金属生产、太阳能和半导体工业中很常见。

质谱计

质谱仪测量存在于固体、液体或气体中的原子或分子的质量谱。它通过测量质量电荷比和气相离子的丰度来实现这一点。质谱仪用于制药科学、生物技术和地质领域。

为什么需要光谱分析?

光谱技术是当今许多技术领域的前沿技术。由于光谱技术在研究和开发中的作用，以及它在各个行业的材料分析中更实际的作用，所以需要它。科学和技术一直依赖光谱分析法——从早期的研究到推动现代研究的先进技术。

射频光谱学导致了磁共振成像(MRI)的出现，这是一种突破性的医疗仪器，用于观察身体内部的软组织。射电和x射线光谱学为遥远恒星和星系间分子的天文研究铺平了道路。光谱学通常用于工业和环境环境中识别物质的化学组成。没有光谱法的这种应用，今天快速有效的合金识别和材料检测方法就不存在。

光发射光谱学

光发射光谱(OES)是测定固体金属样品中元素成分的常用光谱形式。它被广泛应用于铸造厂以及金属生产设备，因为它可以以高精度分析大量元素。OES中使用的金属样品可以来自原金属和二次金属生产中的熔体，或加工过的金属，如棒、板、线和螺栓。

光发射光谱是如何工作的?

OES使用三个关键部件提供定量分析:一个电源，一个光学系统和一个计算机系统。

1)电源

要在金属样品中激发原子进入活性状态，需要一个电源。样品的一小部分被加热到数千摄氏度，使用光谱仪中的高压电源通过电极。由于电极和样品金属之间的电位差而产生放电。这种放电使样品金属升温并在表面蒸发。

在这个过程中，活化的原子产生不同于每个元素的发射线。有两种类型的放电:电弧或火花。电弧产生持续的放电，很像闪电。电火花更多的是一种突然的放电——一种通常伴随着尖锐的噼啪声的短暂发光。

2)光学系统

光学系统将蒸发样品(即等离子体)的发射线传输到光谱仪中。光谱仪中的衍射光栅将入射光分离成特定元素的波长。然后用相应的探测器测量每个波长的光的强度。在此过程中测量的强度与被测金属样品中元素的浓度成正比。由于每一种元素都根据其电子结构发出一组特定的波长，所以元素的组成可以通过观察这些波长来确定。

3)计算机系统

最后，需要计算机系统来处理这些数据。测量的强度经过预定义的校准来产生元素浓度。现代技术使用户界面更加先进，以最小的操作员干预提供清晰的结果。

OES操作方便，在金属制造行业中被广泛接受。虽然是一种流行的仪器，但它仍然有一些限制，包括样品材料的轻微表面损伤和需要持续维护。

光发射光谱学
优势
缺点

• 快速定量测定元素(通常少于一分钟)。
• 资本投资和运营成本低。
• 简单的样品制备。
• 快速的分析碳钢中含有氮、氧、磷和硫。
• 计算含碳量(%)不锈钢或低合金钢。
• 区分304/316和304L/316L不锈钢。
• 为碳当量计算提供输入数据。

• 不是完全“非破坏性”的(可能会有轻微的表面损伤)。
• 不能测试小零件(小于一角硬币大小)。
• 在密闭空间中难以测试。
• 需要经常校准和维护。
• 可能需要对结果进行常规的第三方认证。

光谱仪在铸造厂

光学发射光谱可用于从纯金属到合金的一系列材料。铸造厂，以及航空、汽车和家用电器行业，受益于光谱仪的过程和质量控制。

光谱仪通常是首选的仪器铸造当用于检验、质量控制和合金鉴定时，金属分析只需要铸造操作人员最小的干预。有固定和便携式的版本，两者都有很高的精度。需要进行常规校准和维护，光谱仪结果经常需要第三方的结果认证，以保持其有效性。光谱仪允许在整个金属生命周期从金属生产到金属分析处理，以及在其使用寿命结束时回收工厂．