南京寧博光譜分析儀的分類與工作原理
一、簡(jiǎn)介
NB-800型光譜分析儀是一種用于測(cè)量發(fā)光體的輻射光譜,即發(fā)光體本身的指標(biāo)參數(shù)的儀器。通過高壓激發(fā)金屬,使金屬表面一層極速汽化,然后極速固化,放出大量能量,其中一部分以光的形式散發(fā)出來,也就是發(fā)射不同波長(zhǎng)的光,不同波長(zhǎng)的光代表不同的元素,不同波長(zhǎng)的光通過透鏡,入射狹縫,然后通過光柵的分光作用,從各自的出射狹縫中出來,出來后由光電倍增管接收,將光信號(hào)變成電信號(hào),再通過數(shù)據(jù)處理裝置,將信號(hào)積分換算,*后在電腦上的軟件上可以看到結(jié)果。
根據(jù)現(xiàn)代光譜儀器的工作原理,光譜儀可以分為兩大類:經(jīng)典光譜儀和新型光譜儀.經(jīng)典光譜儀器是建立在空間色散原理上的儀器;新型光譜儀器是建立在調(diào)制原理上的儀器.經(jīng)典光譜儀器都是狹縫光譜儀器.調(diào)制光譜儀是非空間分光的,它采用圓孔進(jìn)光根據(jù)色散組件的分光原理,光譜儀器可分為:棱鏡光譜儀,衍射光柵光譜儀和干涉光譜儀.光學(xué)多道分析儀OMA (Optical Multi-channel Analyzer)是近十幾年出現(xiàn)的采用光子探測(cè)器(CCD)和計(jì)算機(jī)控制的新型光譜分析儀器,它集信息采集,處理,存儲(chǔ)諸功能于一體.由于OMA不再使用感光乳膠,避免和省去了暗室處理以及之后的一系列繁瑣處理,測(cè)量工作,使傳統(tǒng)的光譜技術(shù)發(fā)生了根本的改變,大大改善了工作條件,提高了工作效率;使用OMA分析光譜,測(cè)量準(zhǔn)確迅速,方便,且靈敏度高,響應(yīng)時(shí)間快,光譜分辨率高,測(cè)量結(jié)果可立即從顯示屏上讀出或由打印機(jī),繪圖儀輸出.目前,它己被廣泛使用于幾乎所有的光譜測(cè)量,分析及研究工作中,特別適應(yīng)于對(duì)微弱信號(hào),瞬變信號(hào)的檢測(cè)。
分析原理是將光源輻射出的待測(cè)元素的特征光譜通過樣品的蒸汽中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收,由發(fā)射光譜被減弱的程度,進(jìn)而求得樣品中待測(cè)元素的含量,它符合郎珀-比爾定律 A= -lg I/I o= -lgT = KCL 式中I為透射光強(qiáng)度,I0為發(fā)射光強(qiáng)度,T為透射比,L為光通過原子化器光程由于L是不變值所以A=KC。
物理原理
任何元素的原子都是由 原子核 和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成的,原子核外電子按其能量的高低分層分布而形成不同的能級(jí),因此,一個(gè)原子核可以具有多種能級(jí)狀態(tài)。
能量*低的能級(jí)狀態(tài)稱為基態(tài)能級(jí)(E0=0),其余能級(jí)稱為激發(fā)態(tài)能級(jí),而能*低的激發(fā)態(tài)則稱為**激發(fā)態(tài)。正常情況下,原子處于基態(tài),核外電子在各自能量*低的軌道上運(yùn)動(dòng)。
如果將一定外界能量如光能提供給該基態(tài)原子,當(dāng)外界光能量E恰好等于該基態(tài)原子中基態(tài)和某一較高能級(jí)之間的能級(jí)差E時(shí),該原子將吸收這一特征波長(zhǎng)的光,外層電子由基態(tài)躍遷到相應(yīng)的激發(fā)態(tài),而產(chǎn)生 原子吸收光譜 。
電子躍遷到較高能級(jí)以后處于激發(fā)態(tài),但激發(fā)態(tài)電子是不穩(wěn)定的,大約經(jīng)過10-8秒以后,激發(fā)態(tài)電子將返回基態(tài)或其它較低能級(jí),并將電子躍遷時(shí)所吸收的能量以光的形式釋放出去,這個(gè)過程稱 原子發(fā)射光譜 。可見原子吸收光譜過程吸收輻射能量,而原子發(fā)射光譜過程則釋放輻射能量。
由于 近紅外光 在常規(guī)光纖中有良好的傳輸特性,且其儀器較簡(jiǎn)單、分析速度快、非破壞性和樣品制備量小、幾乎適合各類樣品(液體、粘稠體、涂層、粉末和固體)分析、多組分多通道同時(shí)測(cè)定等特點(diǎn),成為 在線分析儀表 中的一枝奇葩。近幾年,隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)、 光纖 和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,在線近紅外光譜分析技術(shù)正以驚人的速度應(yīng)用于包括農(nóng)牧、食品、化工、 石化 、制藥、**等在內(nèi)的許多領(lǐng)域,為科研、教學(xué)以及 生產(chǎn)過程控制 提供了一個(gè)十分廣闊的使用空間。光譜分析儀應(yīng)用于鋼鐵冶金、有色金屬、石油化工、機(jī)械制造、能源電力、鐵路運(yùn)輸、航空航天、食品衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)以及教學(xué)科研等各個(gè)領(lǐng)域。
直讀光譜儀一般屬于原子發(fā)射光譜,應(yīng)用于冶金,鑄造,有色,黑色金屬鑒別,石化,機(jī)械制造等行業(yè)。國際上比較有名的有 美國 熱電(收購 瑞士 ARL), 德國 斯派克,德國布魯克,日本島津等比較有名。
手持式光譜儀 屬于X射線熒光光譜儀,同樣屬于 原子發(fā)射光譜儀 ,但和直讀光譜的激發(fā)方式不一樣,直讀光譜靠高壓放電激發(fā),X射線是通過X光管來激發(fā),接收原件也不同,檢測(cè)元素范圍和精度低于直讀光譜,但應(yīng)用于合金材料牌號(hào)鑒別以及混料篩選,廢料回收,野外材料牌號(hào)鑒別有特殊用途,因可以做的小巧,一般做成手持式,方便攜帶。