光谱分析仪,是一种用于测量发光体的辐射光谱,即发光体本身的指标参数的仪器。
任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成的,原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级,因此,一个原子核可以具有多种能级状态。
能量最低的能级状态称为基态能级(E0=0),其余能级称为激发态能级,而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下,原子处于基态,核外电子在各自能量最低的轨道上运动。
如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子,当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差E时,该原子将吸收这一特征波长的光,外层电子由基态跃迁到相应的激发态,而产生原子吸收光谱。
电子跃迁到较高能级以后处于激发态,但激发态电子是不稳定的,大约经过10-8秒以后,激发态电子将返回基态或其它较低能级,并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去,这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量,而原子发射光谱过程则释放辐射能量。
1. 采样方式灵活,对于稀有和贵重金属的检测和分析可以节约取样带来的损耗。
2. 测试速率高,可设定多通道瞬间多点采集,并通过计算器实时输出。
3. 对于一些机械零件可以做到无损检测,而不破坏样品,便于进行无损检测。
4. 分析速度较快,比较适用做炉前分析或现场分析,从而达到快速检测。
5. 分析结果的准确性是建立在化学分析标样的基础上。
1. 对于非金属和界于金属和非金属之间的元素很难做到准确检测。
2. 不是原始方法,不能作为仲裁分析方法,检测结果不能做为国家认证依据。
3. 受各企业产品相对垄断的因素,购买和维护成本都比较高,性价比较低。
4. 需要大量代表性样品进行化学分析建模,对于小批量样品检测显然不切实际。
5. 模型需要不断更新,在仪器发生变化或者标准样品发生变化时,模型也要变化。
6. 建模成本很高,三元素分析仪测试成本也就比较大了,当然对于大量样品检测时,测试成本会下降。
7. 易受光学系统参数等外部或内部因素影响,经常出现曲线非线性问题,对检测结果的准确度影响较大。
由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性,且其仪器较简单、分析速度快、非破坏性和样品制备量小、几乎适合各类样品(液体、粘稠体、涂层、粉末和固体)分析、多组分多通道同时测定等特点,成为在线分析仪表中的一枝奇葩。近几年,随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展,在线近红外光谱分析技术正以惊人的速度应用于包括农牧、食品、化工、石化、制药、烟草等在内的许多领域,为科研、教学以及生产过程控制提供了一个十分广阔的使用空间。光谱分析仪应用于钢铁冶金、有色金属、石油化工、机械制造、能源电力、铁路运输、航空航天、食品卫生、环境保护以及教学科研等各个领域。
直读光谱仪一般属于原子发射光谱,应用于冶金,铸造,有色,黑色金属鉴别,石化,机械制造等行业。国际上比较有名的有美国热电(收购瑞士ARL),德国斯派克,德国布鲁克,日本岛津等比较有名。
手持式光谱仪属于X射线荧光光谱仪,同样属于原子发射光谱仪,但和直读光谱的激发方式不一样,直读光谱靠高压放电激发,X射线是通过X光管来激发,接收原件也不同,检测元素范围和精度低于直读光谱,但应用于合金材料牌号鉴别以及混料筛选,废料回收,野外材料牌号鉴别有特殊用途,因可以做的小巧,一般做成手持式,方便携带。
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