中国核工业第五建设有限公司 上海 201512
摘要：本文通过剖析如何通过做好分析前的准备工作、正确进行样品分析、快速排除仪器常见异常现象、仪器的日常维护四个方面措施来提高光谱分析的准确度，进一步结合实际检测应用，分析结果获得较好的测量精密度和重复性，为ARL 3460直读光谱仪光谱分析准确度的提高提供了借鉴。
关键词：ARL 3460直读光谱仪；光谱分析；准确度
0 引言
直读光谱仪广泛应用于钢铁和有色冶金行业快速分析，已成为分析各种常见固体金属材料的一种普及的标准分析方法。在ARL 3460直读光谱仪光谱定量分析中，由于受到人员、环境、仪器性能等方面的影响，使测得结果不可能和真实含量完全一致，并且对同一样品进行多次测定其结果也不完全一样。这说明客观上存在难以避免的误差，因此可通过采取减少误差的有效措施，来提高分析结果的准确程度。本文通过实践总结得出做好分析前的准备工作、正确进行样品分析、快速排除仪器常见异常现象、仪器的日常维护四个方面措施可有效减少分析误差的产生来源，从而提高光谱分析的准确程度。
1 提高光谱仪测量准确度的实践
1.1 做好分析前的准备工作
（1）检查工作环境
仪器所在实验室工作环境温湿度参数应满足规定要求，对于ARL-3460型直读光谱仪，一般要求室温为22～28℃，湿度为30～65%。
（2）检查仪器是否正常
ARL 3460直读光谱仪一旦长时间停电后再启动，仪器内部的光学元件其性能一般需24小时才能稳定，在这期间进行分析常常会影响分析结果的准确性，光谱仪应尽量保持24小时通电。在每天开始分析工作前需检查：a、真空泵油位是否在上下限之间；b、循环水是否位于瓶高的1/2～3/4处；c、检查气路连接情况；d、光谱仪是否与UPS电源已连接好并正常开启；e、通过计算机查看仪器的工作参数是否正常。
（3）开启氩气净化机，接通氩气
ARL 3460直读光谱仪要求氩气纯度为99.9995%，最大含氧量＜5ppm，输送到光谱仪的氩气压力为0.2～0.4Mpa，使用氩气净化机对氩气进行净化即能满足要求。但如果仪器光路内无静态氩气或静态氩气不足，会影响 2000A以下的元素的光强值，尤其刚开启氩气进行标准化操作时，C、P、S等元素的光强值会逐步上升，这样的标准化做完后会严重影响分析结果。因此最好在接通氩气半小时后再进行标准化操作和样品分析工作。
（4）狭缝校正
光谱仪内部的光学系统对环境参数的变化非常敏感，环境参数的变化，会使光学系统中入射狭缝与出射狭缝的相对位置发生变化，从而使光谱线不能完全对准相应的出射狭缝，这种狭缝漂移会影响到分析的准确性。除下列情况需立即进行狭缝校正外，一般每半年进行一次狭缝校正：a、仪器运输、搬动后；b、仪器所在环境参数发生明显变化后；c、标准化后，αβ值严重超标以及分析数据偏差较大。
（5）标准化
标准化是光谱分析操作的主要部分，光谱仪内电器元件、光学元件及环境的不稳定性均会使仪器的工作曲线产生漂移，影响分析准确性，而进行标准化可以对这种仪器漂移进行修正计算，调整影响光谱仪测量值的物理变化，保证分析结果的准确性。除下列情况需立即进行标准化外，一般可根据光谱仪实际应用情况，每月进行1次标准化即可：a、仪器运输、搬动后；b、仪器狭缝校正后；c、仪器维护维修后；d、分析数据不理想，偏差较大。
1.2正确进行样品分析
（1）认真制备试样
光谱分析结果的好坏，很大程度取决于样品。样品应选取具有代表性的部位，其经切割机和磨样机处理后，大小和形状应适合于火花架，激发面能密封住激发孔；样品表面应清洁平整，无裂纹、气孔、夹杂、氧化皮及其他污物；磨样表面纹路应清晰一致；样品背部的锈皮及油污应打磨掉，保证样品和火花架接触良好；磨制好的样品温度应不超过40℃，以不烫手为宜，否则会导致分析结果偏高。
（2）激发样品
样品制备好后，放入火花架中即可激发。每个样品通常激发2～3次，如果数据稳定，即可进行数据处理。在激发过程中注意倾听激发声音是否正常，大部分激发不正常通常会通过声音表现出来，激发正常的声音应平稳、不尖锐；注意观察氩气流量，保证流量在2.5～7L\min之间。每分析一个试样前，激发一个标样以测试标准化后工作曲线的准确程度，提高分析准确性。
（3）分析过程中注意观察氩气瓶压力
在分析过程中经常观察氩气瓶压力，一般在压力小于1.0MPa时就要换气，以免氩气用完后空气进入气瓶造成污染。被污染的气瓶由于含杂质气体较多，氩气净化机往往难以净化，会对净化机造成二次污染，导致样品不能激发或激发后激发点为白点，大大降低分析准确性。
1.3快速排除异常现象
一般说来，仪器实践操作中出现异常现象除了因为设备老化外，很多时候是人为因素引起的。当出现下述常见异常现象时，可以快速排除并保证分析的快速准确性。
（1）样品激发点为白点
在分析过程中如果出现激发点发白，其分析结果往往会偏低许多，通常情况下是由于氩气不纯或者仪器内部管路堵塞造成的。
对于氩气纯度不够，可以更换气瓶，如果更换氩气后问题仍存在，可能是氩气净化机的工作塔对杂质气体的吸附已饱和，应更换工作塔，将再生后的备用塔作为工作塔使用。
对于仪器内部管路堵塞问题，可以对管路进行检查、清理，重点放在激发台下“U”型管和其上的电磁阀部分，该部分管路较细，易发生堵塞。废弃排气管堵塞也会导致上述现象。
（2）样品激发点有黑影
样品激发点有黑影常伴随着激发声音异常（声音较尖锐），测量结果（尤其是C含量）偏高。一般是由火花架内火花孔未被试样盖严或者试样有肉眼不易观察到的气孔、裂纹引起的，只要重新放置一下试样或重新打磨试样表面即可。
（3）分析结果漂移，重复性差
氩气纯度对分析精度影响很大，氩气纯度不够常会导致这种现象。
（4）激发声音不连续，中间有间隔
这种异常现象一般由于辅助间隙内部积灰太多，致使辅助间隙边缘放电。只要拆下激发台下的辅助间隙，用酒精棉签清理即可。
（5）狭缝校正时，多数或所有元素通道未出现最佳位置
上述异常现象产生的原因是由于操作者在狭缝校正时出现失误，转错了描迹旋钮方向或圈数，致使出射波长偏离设置位置。因此需将入射狭缝复原，再重新调到仪器出厂位置，进行狭缝校正。
1.4 做好仪器的维护保养
在日常工作中做好仪器的维护保养不仅可以提高分析准确性，还能大大减少光谱仪的故障率。
（1）清理分析电极
清理分析电极，一般在每次分析前。每激发完一次样品，要用专用电极刷清洗电极，电极刷要顺着一个方向刷，避免电极刷碰伤火花孔边沿。
（2）清理激发台及火花室
激发台使用一段时间后，火花室内会粘附有很多金属粉末，电极也会受到不同程度的侵蚀和污染，顶端烧损变平，分析间距变大，导致分析结果不准确。因此，应根据激发样品的数量不定期地擦拭清理火花室，一般每周进行一次。
（3）定期清理废气过滤筒、风扇滤尘器
仪器使用一段时间后废气过滤筒中的过滤芯就会粘附很多金属粉末及其他污物，并且风扇滤尘器上面也会粘附很多灰尘，一般每月需清理一次，清理时只需将废气过滤筒的过滤芯和风扇滤尘器的过滤网取下来用水冲洗干净并晾干即可。
（4）不定期再生氩气净化机工作塔
使用的吸附交换工作塔使用一段时间后，塔内对氧气等杂质气体的吸附会趋于饱和，工作塔的净化能力也会下降，当不能保证输出的氩气达到要求纯度时，则要及时更换工作塔，并将趋于饱和的工作塔进行再生以备下次使用。
2 分析实际应用
随机选取3个中低合金钢标准样品和3个不锈钢标准样品进行分析测量，测量结果见表1、表2，通过分析结果对比可知，测量结果精密度和不确定度分别满足GB/T 4336—2002《碳素钢和中低合金钢火花源原子光谱分析方法》、GB/T 11170-2008《不锈钢 多元素含量的测定 火花发电原子发射光谱法》中的相关要求，即做好上述四方面保障措施，仪器的测量准确度、重复性均大大提高。
表1 中低合金钢标准样光谱分析结果
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表2 不锈钢标准样光谱分析结果
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3 结束语
在ARL 3460直读光谱仪光谱定量分析中，操作者通过做好分析前的准备工作、正确进行样品分析、快速排除仪器常见异常现象、仪器的日常维护四个方面的保障工作，可以有效降低系统误差和偶然误差，出现异常现象的概率降低，分析时间缩短，提高分析的准确性。
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