ARL3520型ICP扫描直读光谱仪的技术改造

　　1　前　言

　　ARL3520型仪器是80年代初期产品,是当时功能最全、智能化程度最高的分析仪器之一。仪器使用数年后,不断出现故障,ICP光源不能正常工作,国外曾多次派人前来修理,均未解决问题,仪器已停机多年待修。

　　该光谱仪的计算机控制系统由PDP11/23,In-tel8088,Motorola6800计算机系统组成。光谱仪整体结构复杂。仪器的分光系统、机械部件保持良好,尚可使用。基于此状况,我们对仪器的修复改造采取了以下措施:对ICP光源进行全面检修和局部改造;由一台通用微机通过接口板直接控制原来的顺序扫描驱动电路和执行部件;重新开发设计了光电测量系统;在Windows95下重新开发了可视化实时分析软件。此仪器的改造工作是在黄仕永教授、林兴源研究员技术指导下完成的。

　　2　修复改造技术简介

　　2·1　光源部分

　　对光源进行了全面检修和调整,对其电路进行局部改造,可达到ICP一次点火成功。利用谱线Ar706.722nm在加载气的情况下测试谱线强度,连续10次,计算相对标准偏差为0.4%。

　　2·2　硬件改造

　　此部分主要包括:波长扫描系统接口电路,光电测量系统电路。

　　2·2·1　波长扫描系统接口电路

　　系统接口电路由一块48位数I/O通道及3个16位的定时计数器的接口板组成。此仪器的光栅位置固定,是通过移动入射狭缝和光电倍增管位置来进行谱线扫描和测量,因此波长扫控制的重点是精确控制步进电机的重复扫描。由

　　于机加工等原因,步进电机在运行中总会出现偏差,需采用闭环控制技术进行校正。

　　2·2·2　光电测量系统电路

　　系统电路的前置放大级采用积分电路,其中的运算放大器选用高阻抗、低噪声、低漂移、高增益的放大器;积分电容选用精密度高,漏电流小的聚苯乙烯电容器。

　　2·2·3　改造后仪器自动控制系统方框图(图1)

　　2·3　软件编程

　　实时分析软件界面用VB5.0编写;实时控制、数据采集和数据处理等部分用汇编语言和Borland C++编写,并以动态链接库(DLL)的形式供主程序调用,实现了在Windows 95多任务环境下对硬件的访问。软件功能由分析任务,样品,空白,方法研究,性能监测,标准加入法,报告打印,在线帮助等功能模块组成,可以方便地进行分析测试。

　　3　仪器修复改造前后性能比较

　　3·1　RF发生器修复前后的性能比较

　　3·2　改造后仪器分析检出限,RSD接近原仪器出厂时和到货时的实测指标。