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光谱分析仪是采用仪器的方法对于光谱进行分辨,可以对于各式光谱进行测量。通过发光体辐射出一定的光谱,根据仪器来测出相应发光体的各项参数。根据光的原理再集合数字化信息处理,对于光源体进行快速而准确的分析和鉴别。
光谱分析仪是采用仪器的方法对于光谱进行分辨,可以对于各式光谱进行测量。通过发光体辐射出一定的光谱,根据仪器来测出相应发光体的各项参数。根据光的原理再集合数字化信息处理,对于光源体进行快速而准确的分析和鉴别。
光谱起源于17世纪,1666年物理学家牛顿第一次进行了光的色散实验。他在暗室中引入一束太阳光,让它通过棱镜,在棱镜后面的自屏上,看到了红、橙、黄、绿、兰、靛、紫七种颜色的光分散在不同位置上——即形成一道彩虹,这种现象叫光谱,这个实验就是光谱的起源。自牛顿以后,一直没有引起人们的注意。到1802年英国化学家沃拉斯顿发现太阳光谱不是一道完美无缺的彩虹,而是被一些黑线所割裂。
1814年德国光学仪器专家研究太阳光谱中的黑斑的相对位置时.把那些主要黑线绘出光谱图。
1826年泰尔博特研究钠盐、钾盐在酒精灯上光谱时指出,发射光谱是化学分析的基础、钾盐的红色光谱和钠盐的黄色光谱都是这个元素的特性。到1859年克希霍夫和本生为了研究金属的光谱自己设计和制造了一种完善的分光装置,这个装置就是世界上第一台实用的光谱仪器,研究火焰、电火花中各种金属的谱线,从而建立了光谱分析的初步基础。
从1860年到1907年之间、用火焰和电火花放电发现碱金属元素铯Cs、1861年又发现铷Rb和铊Tl,1868年又发现铟In和氦He。1869年又发现氮N。1875~1907年又相继发现镓Ga,钾K,铥Tm,镨Pr,钋Pe,钐Sm,钇y,镥Lu等。
1882年,罗兰发明了凹面光栅,即是把划痕直接刻在凹球面上。凹面光栅实际上是光学仪器成象系统元件的合为一体的高效元件,它解决了当时棱镜光谱仪所遇到的不可克服的困难。凹面光栅的问世不仅简化了光谱仪器的结构,而且还提高了它的性能。
波耳的理论在光谱分析中起了作用,其对光谱的激发过程、光谱线强度等提出比较满意的解释。
从测定光谱线的绝对强度转到测量谱线的相对强度的应用,使光谱分析方法从定性分析发展到定量分析创造基础。从而使光谱分析方法逐渐走出实验室,在工业部门中应用了。
1928年以后,由于光谱分析成了工业的分析方法,光谱仪器得到迅速的发展,一方面改善激发光源的稳定性,另一方面提高光谱仪器本身性能。
最早的光源是火焰激发光谱;后来又发展应用简单的电弧和电火花为激发光源,在上世纪的三十、四十年代改进采用控制的电弧和电火花为激发光源,提高了光谱分析的稳定性。工业生产的发晨,光谱学的进步,促使光学仪器进一步得到改善,而后者又反作用于前者,促进了光谱学的发展和工业生产的发展。
六十年代光电直读光谱仪,随着计算机技术的发展开始迅速发展,1964年ARL公司展示一套数字计算和控制读出系统。由于计算机技术的发展,电子技术的发展,电子计算机的小型化及微处理机的出现和普及,成本降低等原因、于上世纪的七十年代光谱仪器几乎100%地采用计算机控制,这不仅提高了分析精度和速度,而且对分析结果的数据处理和分析过程实现自动化控制。
解放后,我国的光谱仪器工业从无到有,由小到大,得到飞跃的发展,且具有一定的规模,与世界先进技术竞争中求生存,社会商品竞赛中得到发展。
1958年开始试制光谱仪器,生产了我国第一台中型石英摄谱仪,大型摄谱仪,单色仪等。中科院光机所开始研究刻制光栅,59年上海光学仪器厂,63年北京光学仪器厂开始研究刻制光栅,63年研制光刻成功。1966—1968年北京光学仪器厂和上海光学仪器厂先后研制成功中型平面光栅摄谱仪和一米平面光栅摄谱仪及光电直读头。1971—1972年由北京第二光学仪器厂研究成功国内第一台WZG—200平面光栅光量计,结束了我国不能生产光电直读光谱仪的历史。
从以上原理可以看出原子发射光谱分析,有其独特的、特别适合于配合炉前分析的优点,使其发展成为金属冶炼和铸造行业必不可少的分析手段,其特点如下:
一、 炉中取的样品只要打磨掉表面氧化皮,固体样品即可放在样品台上激发,免去了化学分析钻取试样的麻烦。对于铝及铜、锌等有色金属样品而言,可用小车床车去表面氧化皮即可。
二、 从样品激发到计算机报出元素分析含量只需20-30秒钟,速度非常快,有利于缩短冶炼时间,降低成本。特别是对那些容易烧损的元素,更便于控制其最后的成份。
三、 样品中所有要分析的元素(几个甚至十几个)可以一次同时分析出来,对于牌号复杂的产品,要求分析元素愈多愈合算,经济效益好。
四、 分析精度非常高,可以有效控制产品的化学成份,保证它能符合国家标准的规格,甚至可将合金成份控制到规格的中下限,以节省中间合金或铁合金的消耗。 五、 分析数据可以从计算机打印出来或存入软盘中,作为永久性记录。
锅炉炉前快速分析是光电光谱分析仪的特长。冶金铸造行业以及金属加工行业常常采用这种光电光谱分析进行冶炼,作为产品的快速分析方法,从产品质量以及经济效益的方面,这种分析仪器也是常规的非常方便的分析的工具。国家内很多汽车公司以及家电制造企业常常使用这种仪器进行元素专用的分析。