金屬材料元素分析儀的技術原理解析

金屬材料元素分析儀的技術原理

金屬材料中的碳、硫、硅、錳、磷、鎳、鉻、銅等元素對其性能和品質有著重要影響。本項目是光電比色儀的升級換代產品。比色分析儀器的檢測原理是含有不同元素成分的溶液，其化合物為不同顏色，對不同波長的光，具有選擇性吸收譜圖。因此，當一個固定波長的光通過含有某種元素的溶液(有色溶液)時，會產生光吸收，此吸收規律可由朗伯-比爾定律得出：

單色光經過有色溶液時，透過溶液的光強度不僅與溶液的濃度和厚度有關，而且還與溶液本身對光的吸收性能有關：

A = KCL

其中 A 為消光值，是透射光強 I 和發射光強 I0 的比值的對數(反射光強度忽略不計)即 A= lg(I0/I);

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

C 為溶液的濃度，與元素在溶液中的含量相關;

L 為光程，即溶液的厚度，在本產品中與比色皿相關。

比色分析儀器的比色分析法就是根據朗伯-比爾定律來進行的。

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

由于不同元素及不同的檢測分析方法，需要不同的特定波長(如氧化亞錫還原硫氰酸鹽光度法測定鋼中鉬需用520nm;草酸硫酸亞鐵硅鉬藍光度法測定鋼中低硅需用700nm)，而傳統元素分析儀的光源波長均為固定預設不可調，無法適應冶金、鑄造、機械、化工等各行業采用新材料檢測多種元素的需要。本項目國內首創采用采用波長可調光學系統，實現測量波長連續可調及分析元件采用彎道式比色杯等創新技術，以及回歸曲線計算采用多字節浮點對數運算，參數調整和跟蹤采用電子自動調整設計，可以實現光源波長的連續可調，而且波長精度明顯提高(由過去的20nm以上提高到現在的2nm以下)，從而滿足了各行業用戶檢測不同材料的多種元素含量的需要。