氧化鋁金屬元素成分含量檢測(cè)儀

本儀器的基本工作原理如下:

工作原理：射頻發(fā)生器產(chǎn)生的高頻功率通過(guò)感應(yīng)工作線圈加到三層同心石英炬管上，形成高頻振蕩電磁場(chǎng)； 在石英炬管的外層通入氬氣，并進(jìn)行高壓放電產(chǎn)生帶電粒子，帶電粒子在高頻電磁場(chǎng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)與其他氬原子碰撞，產(chǎn)生更多的帶電粒子，同時(shí)溫度升高，最終形成氬氣等離子體，等離子體的溫度可達(dá) 6000K～8000K。待測(cè)水溶液試樣通過(guò)霧化器形成的氣溶膠進(jìn)入石英炬管中心通道，在高溫環(huán)境下受到激發(fā)，發(fā)射出溶液中所含元素的特征譜線；通過(guò)對(duì)等離子體光源進(jìn)行采光，并利用掃描分光器進(jìn)行掃描分光，將待測(cè)元素的特征譜線光強(qiáng)準(zhǔn)確定位于出口狹縫處，利用光電倍增管將該譜線光強(qiáng)轉(zhuǎn)變成光電流，再經(jīng)電路處理和模數(shù)變換后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由打印機(jī)打印出分析結(jié)果。

.ICP 形成原理

高頻發(fā)生器的工作頻率是 27.12MHz，最大輸出功率 1500W。主要作用是產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，供給等離子體能量。炬管是一個(gè)三層同心石英玻璃管，外層管內(nèi)通入冷卻氬氣，以避免等離子炬燒壞石英管。中層石英管出口做成喇叭形狀，通入氬氣以維持等離子體。內(nèi)層石英管的內(nèi)徑為 1mm-2mm，由載氣將試樣氣溶膠從內(nèi)管引入等離子體。

當(dāng)高頻電源與圍繞在等離子炬管外的負(fù)載感應(yīng)線圈接通時(shí)，高頻感應(yīng)電流流過(guò)線圈，產(chǎn)生軸向高頻磁場(chǎng)。此時(shí)向炬管的外管內(nèi)切線方向通入冷卻氬氣，中層管內(nèi)軸向（或切向）通入輔助氣體氬氣，并用高頻點(diǎn)火裝置激發(fā)產(chǎn)生帶電粒子，當(dāng)帶電粒子流子多至足以使氣體有足夠的導(dǎo)電率時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)方向的截面上產(chǎn)生環(huán)形渦電流。

幾百安的強(qiáng)大感應(yīng)電流瞬間將氣體加熱至 6000K-8000K，在炬管口上方形成一個(gè)火炬狀的穩(wěn)定的等離子炬。

2.3.2固態(tài)發(fā)生器及自動(dòng)匹配箱

固態(tài)發(fā)生器

ICP 高頻發(fā)生器為公司自主研發(fā)的全固態(tài)射頻發(fā)生器，采用它激式振蕩電路，輸出最大功率為 1500W，頻率為 27.12MHz。相比于自激震蕩式電子管射頻發(fā)生器，全固態(tài)射頻發(fā)生器具有體積更小、輸出功率更高、頻率功率更加穩(wěn)定、電源效率更高等諸多優(yōu)點(diǎn)。

自動(dòng)匹配箱

ICP 自動(dòng)匹配箱具有匹配速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，免去了人工匹配的諸多麻煩操作。

2.3.3掃描分光器

分光器由光室、入射狹縫、反光鏡、光柵、出射狹縫和光柵驅(qū)動(dòng)裝置組成。光柵刻線密度可選，規(guī)格分別為：2400l/mm、3600l/mm 或者 4320l/mm，光室焦距為 1000mm。ICP 發(fā)出的復(fù)合光經(jīng)入射狹縫射到反射鏡上， 再由反射鏡反射到光柵上衍射生成單色光。由計(jì)算機(jī)控制光柵驅(qū)動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)光柵將需要的光譜波長(zhǎng)反射鏡到出

射狹縫，由光電倍增管接受光信號(hào)，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，之后進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)對(duì)比。

2.3.4電子測(cè)量及控制電路

電路系統(tǒng)共有通訊、氣路控制、步進(jìn)電機(jī)控制和信號(hào)采集四項(xiàng)功能。

1、通訊

采用RJ45 網(wǎng)口作為儀器和計(jì)算機(jī)之間的通訊接口。具有接口穩(wěn)定、通訊速度快、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2、氣路控制

ICP700T 的氣路采用*的 MFC（質(zhì)量流量控制器）作為控制部件，分別控制等離子氣、載氣、輔氣，控制精度高，響應(yīng)速度快，流量穩(wěn)定，同時(shí)帶有流量反饋功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視各路氣體實(shí)際流量，確保進(jìn)樣系統(tǒng)工作穩(wěn)定，提高儀器的重復(fù)性與穩(wěn)定性。

3、光柵馬達(dá)驅(qū)動(dòng)部分電路原理

在步進(jìn)電機(jī)四八拍（每拍 0.9°）的基礎(chǔ)上，采用電路微分技術(shù)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周為 12800 步。根據(jù)計(jì)算機(jī)表中填的波長(zhǎng)計(jì)算出應(yīng)走的步數(shù)，再由 CPU 控制內(nèi)部接口電路，通過(guò)單片機(jī)發(fā)送脈沖數(shù)和方向來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的定位步數(shù)。

4、信號(hào)采集電路

采用高精度高阻抗的運(yùn)算放大器作為信號(hào)輸出的調(diào)節(jié)放大電路，由中央處理器控制放大器的放大信號(hào)。信號(hào)經(jīng)一級(jí) I/V 轉(zhuǎn)化二級(jí)信號(hào)放大后輸出到 VF 轉(zhuǎn)換芯片上，再通過(guò) FPGA 計(jì)數(shù)后經(jīng)網(wǎng)口接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 由線性電源提供給整個(gè)電路。

產(chǎn)品規(guī)格與技術(shù)指標(biāo)

3.1高頻發(fā)生器

1）電路類型：全固態(tài)射頻電源、全自動(dòng)匹配功能。

2）工作頻率：27.12MHz

3） 頻率穩(wěn)定性：<0.1％

4） 輸出功率：800W ～1500W

5）輸出功率穩(wěn)定性：≤0.2％

6）電磁場(chǎng)泄漏輻射強(qiáng)度：距機(jī)箱 30cm 處，電場(chǎng)：E﹤10V/m； 磁場(chǎng)：H﹤0.2A/m

7） 輸入電源：220V，30A

8）輸出工作線圈內(nèi)徑 25mm、3 匝，配三同心外徑 20mm 的石英炬管

9）同軸型噴霧器外徑 6mm；雙筒型霧室外徑 35mm

10）三路氣體控制流量大小

等離子氣流量計(jì)： （60～1200）L/h   或   (1～20）    L/min 輔助氣流量計(jì)：  （3～60）  L/h  或  （0.05～1.0）  L/min 載氣流量計(jì)： （3～60） L/h 或 （0.05～1.0） L/min

11）冷卻水:水溫范圍 20℃～25℃，流量大于 7 L/min，水壓力大于 0.1MPa，冷卻水電阻率大于 1MΩ。

3.2掃描分光器

1） 光路： Czerny turner 型

2） 焦距： 1000mm

3）光柵規(guī)格：

光柵類型：離子刻蝕全息光柵

刻線密度：2400L/mm、3600L/mm、4320L/mm； 刻劃面積：（80×110）mm

4）線色散倒數(shù)： 0.26nm/mm

5）分辨率：

≤0.015nm（2400 線光柵）

≤0.008nm（3600 線光柵）

≤0.005nm（4320 線光柵）

6）掃描波長(zhǎng)范圍：

2400 線光柵：(190～800) nm

600 線光柵：(190～500) nm

4320 線光柵：(190～460) nm

7）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)最小步距：≤0.0004nm

8） 反射鏡規(guī)格：（80×105）mm

9） 透鏡： Φ30，1：1 成像

3.3電子測(cè)量及控制電路

1)   光電倍增管規(guī)格： 濱松PMT

2)    光電倍增管負(fù)高壓： （-50～-1000）V

3) 光電倍增管電流測(cè)量范圍： （10～12～10～4）A

4)信號(hào)采集： VF 轉(zhuǎn)換

5)通信電路： 網(wǎng)口通信

3.4計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

1）主流品牌電腦一套，適用于 XP、WIN7 操作系統(tǒng)

2）打印機(jī)：佳能

3.5整機(jī)技術(shù)指標(biāo)

1）掃描波長(zhǎng)范圍：

a) 195nm～800nm（2400L/mm 光柵）

b) 195nm～500nm（3600L/mm 光柵）

c) 195nm～460nm（4320L/mm 光柵）

2）重復(fù)性： 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤1.5％ ；

3）穩(wěn)定性： 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD≤2％；

4）檢出限（µg/L）：

元素 La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb

波長(zhǎng)(nm) 408.672 413.765 414.311 401.225 360.946 381.967 342.247 350.917

檢出限 <3.0<5.0<5.0<5.0<10.0<1.0<10.0<3.0

元素 Dy Ho Er Tm Yb Lu Y Sc

波長(zhǎng)(nm) 353.170 345.600 337.271 313.126 369.419 261.541 371.030 335.373

檢出限 <3.0<3.0<3.0<3.0<1.0<3.0<1.0<1.0

元素 Ta Nb Mn Mg B Zn Co Si

波長(zhǎng)（nm） 226.230 313.340 257.610 279.553 249.773 213.856 228.616 251.611

檢出限 <5.0<5.0<3.0<1.0<10.0<3.0<3.0<10.0

元素 Ni Cd Fe Ca Mo V Be Ti

波長(zhǎng)(nm) 232.003 226.502 239.562 393.366 281.615 310.230 313.041 334.941

檢出限 <5.0<3.0<3.0<1.0<5.0<5.0<1.0<3.0

元素 Cu Cr Al Zr Ag Sr Au Pt

波長(zhǎng)(nm) 324.754 267.716 396.152 343.823 328.068 407.771 242.795 265.945

檢出限 <3.0<5.0<5.0<5.0<3.0<1.0<5.0<5.0

元素 Pd Ir Rh Ru Ba Li Na K

波長(zhǎng)(nm) 340.458 224.268 343.489 240.272 455.403 670.784 588.995 766.490

檢出限 <5.0<10.0<10.0<5.0<1.0≤3 ≤20 ≤60

元素 As Sb Bi Hg Pb Ga Os W

波長(zhǎng)(nm) 228.812 206.833 223.061 253.652 220.353 294.364 225.585 207.911

檢出限 ≤15 ≤15 ≤10 ≤15 ≤15 ≤10 ≤1 ≤10

元素 Sn Te Ta Th Tl Re Ge Se

波長(zhǎng)(nm) 242.949 214.281 226.230 283.730 276.787 227.525 209.426 203.985

檢出限 ≤20 ≤10 ≤5.0 ≤10 ≤30 ≤5 ≤15 ≤30

儀器安裝條件：

1、選擇場(chǎng)地

ICP光譜儀的外形尺寸為 1585mm(長(zhǎng))×710mm（寬）×745mm（高），重量為 200kg。儀器安裝詳見(jiàn)儀器安裝環(huán)境條件要求。

2、開(kāi)箱檢查

打開(kāi)儀器的上蓋和后蓋，取出附件紙箱，根據(jù)裝箱單核對(duì)附件有無(wú)遺漏 ，并確認(rèn)儀器外殼是否有損傷。

3、冷卻水安裝

從附件箱取出冷卻水管和氣路塑料管。冷卻水管接到儀器后下方冷卻水進(jìn)出口處，[注意：冷卻水箱的出水管要與儀器進(jìn)水口相連，冷卻水箱的回水管要與儀器的出水口相聯(lián)接。然后，打開(kāi)冷卻水箱電源，觀察冷卻水各接頭處有無(wú)漏水現(xiàn)象，同時(shí)觀察水壓開(kāi)關(guān)是否吸合。吸合時(shí)能聽(tīng)到吸合的聲音。兩根氣路管分別接到等離子氣和載氣、輔氣的進(jìn)氣口，另外兩頭分別接到氬氣瓶上的氣體減壓閥上。

4、進(jìn)樣系統(tǒng)安裝

從附件箱取出石英炬管、霧室、霧化器、廢水瓶等。石英炬管安裝在高頻感應(yīng)工作線圈中心。要求與工作線圈保持同心。三匝工作線圈的最下端一匝線圈應(yīng)高出石英炬管中心管口處 3-5mm。等離子氣塑料管與石英炬管上端進(jìn)氣口連接。輔助氣塑料管與石英炬管次端進(jìn)氣口相連。霧室上磨口接石英炬管下磨口，并用夾子夾緊。噴霧器進(jìn)氣口與載氣塑料管相連，并將噴霧器噴氣嘴插進(jìn)霧室前孔。毛細(xì)管與噴霧器連接處不能漏氣。霧室尾部用Φ6mm 的塑料軟管通過(guò)轉(zhuǎn)換接頭與蠕動(dòng)泵進(jìn)樣乳膠管相連。在點(diǎn)火和測(cè)試時(shí)，確保蠕動(dòng)泵進(jìn)樣乳膠管有少量廢液和蠕動(dòng)泵進(jìn)樣乳膠管裝好。進(jìn)樣系統(tǒng)安裝完畢后，將點(diǎn)火 輸出導(dǎo)線（紅色高壓線）套在石英炬管等離子氣進(jìn)口處。

5、氣路調(diào)節(jié)

打開(kāi)兩個(gè)氬氣瓶，等離子氣出口壓力調(diào)到 0.3MPa，載氣/輔氣出口壓力調(diào)到 0.3MPa。通過(guò)電腦上軟件打開(kāi)氣體，觀察有無(wú)漏氣。

6、電路連接

打開(kāi)附件箱，將黑色電源線接在穩(wěn)壓器上，穩(wěn)壓器輸入端接到空氣開(kāi)關(guān)上（確?？諝忾_(kāi)關(guān)最大輸出可以承受32A）。計(jì)算機(jī)的網(wǎng)口接口與儀器后方通訊輸出口連接，計(jì)算機(jī)、打印機(jī)根據(jù)使用說(shuō)明書(shū)要求連接。高頻地線與儀器后方的接地接在一起。計(jì)算機(jī)地線與儀器地線互相連接。

氧化鋁金屬元素成分含量檢測(cè)儀