【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 T為透射比，即透射光強(qiáng)度比上入射光強(qiáng)度；K為摩爾吸收系數(shù)，它與吸收物質(zhì)的性質(zhì)及入射光的波長(zhǎng)λ有關(guān)；c為吸光物質(zhì)的濃度；b為吸收層厚度。公式的物理意義是當(dāng)一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質(zhì)時(shí)其吸光度A 與吸光物質(zhì)的濃度 c 及吸收層厚度 b 成正比。通過測(cè)量吸光度便可獲得其物質(zhì)的含量。分光光度法所使用的設(shè)備為分光光度計(jì)，鎢光光源透過光柵分出不同波長(zhǎng)的光，選擇研究元素吸收的特定光線，使其通過狹縫照射待測(cè)樣品所配置的溶液，測(cè)定最大吸收峰處的吸光度，吸光度正比于溶液中研究元素離子的濃度，測(cè)定時(shí)需配置3份以上溶液，并且有一組已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，由標(biāo)準(zhǔn)溶液作出AC標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行對(duì)比，得出所研究元素離子的濃度。 化學(xué)分析時(shí)具體操作有：稱樣、溶解、分析。由于對(duì)樣品的質(zhì)量有較高要求，稱樣時(shí)需要采用分析天平或電子天平（精度均為萬(wàn)分之一克）進(jìn)行稱取；溶液溶解時(shí)，若溶解速度較慢，可用電爐絲對(duì)溶液進(jìn)行加熱以加速溶解；溶解后便可選擇上述方法進(jìn)行分析。儀器分析是以物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來的一種分析方法。利用較特殊的儀器，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析，定量分析，形態(tài)分析?；瘜W(xué)分析時(shí)，按照所分析元素的含量，可分為常量分析（被測(cè)成分含量1%）、微量分析（%~1%之間）、痕量分析（被測(cè)成分含量%）。按照分析時(shí)材料在生產(chǎn)流程中所處的位置，可分為爐前檢驗(yàn)、過程檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)。對(duì)于北冶公司的高溫合金產(chǎn)品，要求其中低熔點(diǎn)元素（如As、Sb、Sn、Pb、Bi等）盡可能少，在熔煉前便需對(duì)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)（比如要求原材料中Pb含量10ppm，Bi含1ppm）符合條件時(shí)方可進(jìn)行熔煉；而在鋼液熔煉過程中，也需對(duì)鋼液成分進(jìn)行測(cè)定；制得成品后，根據(jù)用戶的要求，需檢測(cè)成品中制定元素的含量。分析時(shí)所用到的儀器有：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICRMS）、石墨爐原子吸收光譜儀（GFAAS）、火焰原子吸收光譜儀（FAAS）、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP）、碳硫分析儀、氮氧儀、X射線熒光光譜儀（XRF）、定氫儀等。以下就北京北冶功能材料有限公司的分析儀器及其原理做一個(gè)大致介紹。 X射線熒光光譜儀 圖21 X射線熒光光譜儀X射線熒光就是被分析樣品在X射線照射下發(fā)出的X射線，它包含了被分析樣品化學(xué)組成的信息，通過對(duì)上述X射線熒光的分析確定被測(cè)樣品中的組及份含量就是X射線熒光光譜儀的主要工作原理。對(duì)每一種化學(xué)元素的原子來說，都有其特定的能級(jí)結(jié)構(gòu)，其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定軌道上運(yùn)行，內(nèi)層電子在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛，成為自由電子，我們說原子被激發(fā)了，處于激發(fā)態(tài)，這時(shí)，其他的外層電子便會(huì)填補(bǔ)這一空位，也就是所謂躍遷，同時(shí)以發(fā)出X射線的形式放出能量。由于每一種元素的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)都是特定的，它被激發(fā)后躍遷時(shí)放出的X射線的能量也是特定的，稱之為特征X射線。通過測(cè)定特征X射線的能量，便可以確定相應(yīng)元素的存在，而特征X射線的強(qiáng)弱（或者說X射線光子的多少）則代表該元素的含量。值得指出的是，X射線熒光光譜儀在樣品制作時(shí)，精度要求可略低，一般指用120砂紙打磨即可，在樣品形狀方面也限制較寬松，薄片、粉末樣品壓片等具有一定面積的試樣均可測(cè)試。樣品可薄可厚，裝樣時(shí)需用留有一定直徑圓孔（如φφ30等）的罩殼將樣品罩住，此設(shè)備最多可裝12個(gè)樣輪流進(jìn)行檢測(cè)，由于檢測(cè)時(shí)射線強(qiáng)度隨樣品與探針之間距離的變化而強(qiáng)烈變化，裝樣時(shí)需將樣品通過限高器以保證期高度。 北冶公司的X射線熒光光譜儀主要用于廠內(nèi)純金屬、精密合金、高溫合金、不銹鋼等產(chǎn)品的爐前快速分析以及產(chǎn)品的成分分析，從元素含量來說，X射線熒光光譜儀主要用于分析合金中含量較高的元素，并不使用于微量元素分析。X射線熒光光譜儀的優(yōu)點(diǎn)：1）元素測(cè)量范圍廣，從氟到鈾；2）分析含量范圍廣由1PPM到100%；3）制樣簡(jiǎn)單，固體、粉末、液體樣品等都可以進(jìn)行分析。X射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(guān)，而且跟固體、粉末、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒有關(guān)系。（氣體密封在容器內(nèi)也可分析）但是在高分辨率的精密測(cè)定中卻可看到有波長(zhǎng)變化等現(xiàn)象。特別是在超軟X射線范圍內(nèi)，這種效應(yīng)更為顯著。波長(zhǎng)變化用于化學(xué)位的測(cè)定；4）自動(dòng)化程度高導(dǎo)致分析速度高。測(cè)定用時(shí)與測(cè)定精密度有關(guān)，但一般都很短，2～5分鐘就可以測(cè)完樣品中的全部待測(cè)元素；5）穩(wěn)定性好重復(fù)性好。非破壞分析。在測(cè)定中不會(huì)引起化學(xué)狀態(tài)的改變，也不會(huì)出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同一試樣可反復(fù)多次測(cè)量，結(jié)果重現(xiàn)性好；6）譜線簡(jiǎn)單干擾量少。X射線熒光光譜儀的缺點(diǎn)：1）由于砂紙含鋁量高故無法測(cè)量鋁含量；2）難于作絕對(duì)分析，故定量分析需要標(biāo)樣；3）對(duì)輕元素的靈敏度要低一些。（ICP）及相關(guān)儀器%被電離了的氣體，這種氣體不僅含有中性原子和分子，而且含有大量的電子和離子，且電子和正離子的濃度處于平衡狀態(tài)，從整體來看是處于中性的。從廣義上講像火焰和電弧的高溫部分、火花放電、太陽(yáng)和恒星表面的電離層等都是等離子體。等離子體可以按溫度分為高溫等離子體和低溫等離子體兩大類。當(dāng)溫度高達(dá)106108K時(shí)，所有氣體的原子和分子完全離解和電離，稱為高溫等離子體；當(dāng)溫度低于105K時(shí)，氣體部分電離，稱為低溫等離子體。在實(shí)際應(yīng)用中又把低溫等離子體分為熱等離子體和冷等離子體。105帕（相當(dāng)1大氣壓）左右，粒子密度較大，電子濃度高，平均自由程小，電子和重粒子之間碰撞頻繁，電子從電場(chǎng)獲得動(dòng)能很快傳遞給重粒子，這樣各種粒子（電子、正離子、原子、分子）的熱運(yùn)動(dòng)能趨于相近，整個(gè)氣體接進(jìn)或達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，此時(shí)氣體溫度和電子溫度基本相等，溫度約為數(shù)千度到數(shù)萬(wàn)度，這種等離子體稱為熱等離子體。例如直流等離子體噴焰（DCP）和電感耦合等離子體炬（ICP）等都是熱等離子體，如果放電氣體壓力較底，電子濃度較小，則電子和重粒子碰撞機(jī)會(huì)就少，電子從電場(chǎng)獲得的動(dòng)能不易與重粒子產(chǎn)生交換，它們之間動(dòng)能相差較大電子平均動(dòng)能可達(dá)幾十電子伏，而氣體溫度較低，這樣的等離子體處于非熱力學(xué)平衡體系，叫做冷等離子體，例如格里姆輝光放電、空心陰極燈放電等。在光譜分析中所謂的等離子體光源，通常指外觀上類似火焰的一類放電光源。目前最常用的有三類：即電感耦合等離子體炬（ICP）、直流等離子體噴焰（DCP）和微波感生等離子體炬（MIP）。對(duì)于MIP來說，雖然允許微量進(jìn)樣，耗氣量小，功率低、易測(cè)定非金屬，但對(duì)多數(shù)金屬檢測(cè)限差、元素間干擾嚴(yán)重、需要氦氣，因此主要用于色譜分析的檢測(cè)器。ICP和DCP這兩類等離子體光源具有較好的分析性能，均已應(yīng)用于原子發(fā)射光譜儀。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICPAES）技術(shù)的先驅(qū)是Greenfiald和Fasel，他們?cè)?964年分別發(fā)表了各自的研究成果。七十年代后該技術(shù)取得了真正的進(jìn)展，1974年美國(guó)的Thermo JarrellAsh公司研制出了第一臺(tái)商用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀。 JY 70C電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICPAES）圖22 JY 70C電感耦合等離子發(fā)射光譜儀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀工作原理為：高頻振蕩器發(fā)生的高頻電流，經(jīng)過耦合系統(tǒng)連接在位于等離子體發(fā)生管上端，銅制內(nèi)部用水冷卻的管狀線圈上。石英制成的等離子體發(fā)生管內(nèi)有三個(gè)同軸氫氣流經(jīng)通道。冷卻氣（Ar）通過外部及中間的通道，環(huán)繞等離子體起穩(wěn)定等離子體炬及冷卻石英管壁，防止管壁受熱熔化的作用。工作氣體（Ar）則由中部的石英管道引入，開始工作時(shí)啟動(dòng)高壓放電裝置讓工作氣體發(fā)生電離，被電離的氣體經(jīng)過環(huán)繞石英管頂部的高頻感應(yīng)圈時(shí)，線圈產(chǎn)生的巨大熱能和交變磁場(chǎng)，使電離氣體的電子、離子和處于基態(tài)的氖原子發(fā)生反復(fù)猛烈的碰撞，各種粒子的高速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致氣體完全電離形成一個(gè)類似線圈狀的等離子體炬區(qū)面，此處溫度高達(dá)6000一10000攝氏度。樣品經(jīng)處理制成溶液后，由超霧化裝置變成全溶膠由底部導(dǎo)入管內(nèi)，經(jīng)軸心的石英管從噴咀噴入等離子體炬內(nèi)。樣品氣溶膠進(jìn)入等離子體焰時(shí)，絕大部分立即分解成激發(fā)態(tài)的原子、離子狀態(tài)。當(dāng)這些激，發(fā)態(tài)的粒子回遷到穩(wěn)定的基態(tài)時(shí)要放出一定的能量(表現(xiàn)為一定波長(zhǎng)的光譜)，測(cè)定每種元素特有的譜線和強(qiáng)度，和標(biāo)準(zhǔn)溶液相比，就可以知道樣品中所含元素的種類和含量。北冶公司電感耦合等離子發(fā)射光譜儀使用流程為：將待測(cè)物質(zhì)用酸溶于液體中，通過液體進(jìn)料，利用電感耦合使電離氬氣處于等離子狀態(tài)，進(jìn)而電離待測(cè)物質(zhì)，通過測(cè)量質(zhì)核比獲得其成分及含量。，如Cr、Ni、Co、Ga、In、Ta以及五害元素等。北冶公司的儀器由美國(guó)熱電公司生產(chǎn)。其分析速度較快，但對(duì)待測(cè)物質(zhì)的含量有限制。北冶公司的電感耦合等離子發(fā)射光譜儀承擔(dān)著北冶