光谱分析在监督检验中的应用

　　随着工业生产和科学技术的发展，确保承压类特种设备金属材料符合设计要求，保证生产安全运行，光谱分析成为不可缺少的分析技术手段并起着重要的作用。光谱分析(PMI)的主要特点，在于能对材料的化学成分进行定性或定量分析，这样就能在承压类特种设备的制造和安装阶段，确保使用材料的准确性，排除了由于材料误用而造成重大的事故隐患。

　　1 光谱分析法的类型和原理

　　光谱分析法，是指各种元素在高温、高能量的激发下，都能产生自己特有的光谱，根据元素被激发后所产生的特征光谱，来确定金属的化学成分及大致含量的方法。通常借助于电弧、电火花、激光等外界能源激发试样，使被测元素发出特种光谱，经与化学元素光谱表对照，做出分析。

　　光谱分析的方法有很多种，如 X 射线光谱分析法、原子吸收光谱分析法、红外吸收光谱分析法、紫外 - 可见光谱分析法、分子发光光谱分析法、激光拉曼光谱分析法和原子发射光谱分析法等。焦作市锅检所从芬兰 OXFORD 公司引进的 ARC-MET8000 的便携式光谱仪，原理属于原子发射光谱分析法。下面介绍 ARC-MET8000 的便携式光谱仪原理和特点。

　　2 ARC-MET8000 直读光谱仪工作原理和特点

　　根据量子力学理论，当金属被能量激发时，原子的壳层电子会被激发到较高能量级的外层轨道上处于稳定状态，在一定条件下，其从高能级跃迁到低能级，就会发出光子特征谱线，各种元素都有不同的特征谱线，这些谱线经过光学系统进行分光色散，成为按波长排序的一系列连续光谱，再经过电转换元件，把光信号直接转换为电信号，最后计算机测量系统就可以通过计算某元素特征谱线的强度，来确定元素的百分含量。

　　ARC-MET8000 直读光谱仪由主机和探头组成，主机由计算机控制、测量计算系统、电源及稳压系统、和外围辅助系统(结果输出，氩气分配等)，而探头又分为 3 大部分：

　　一 是光源和激发室;

　　二 是分光系统;

　　三 是光电转换系统。

　　以上 3 个部分光学系统全部集中在探头内，从而避免了通过光纤把光学信号传输到主机中的光学信号损失，充分保证测量精度。这也是其他便携式光谱仪所不能做到的。光路示意图如图 1。

　　第Ⅰ部分由以下过程组成：开始→ 引弧→ 融化→ 蒸发→ 激发→ 发射光谱。

　　第Ⅱ部分为主要光学元件，起弧后的金属光谱通过一狭缝再经过透镜光栅、狭缝等，到达激光平面全息光栅，该光栅对接收的金属弧光进行分光色散，产生由各元色素特征谱线组成的连续光谱。