金属原位分析装置，其特征是，它包括如下系统： 激发光源系统，对样品进行火花放电，提供样品蒸发和原子化能量， 分光系统，将接收的火花光谱转化为线性光谱， 信号高速采集系统，对单次火花放电的进行高速采集， 信号分析系统，对上述单次火花放电的火花光谱进行数字解析， 样品移动／定位系统，使样品相对于激发光源进行连续的二维移动。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于借助测定材料的物理性质来分析材料的领域，主要涉及金属材料的化学成分分析领域。
技术介绍
化学成分、成分偏析、表面缺陷、夹杂物的含量是钢铁生产中质量控制的最重要的四项内容。在现有技术中，采用硫印试验来检验合金元素在钢中的偏析或分布，用酸浸试验来检验中心疏松，采用金相法检验夹杂物种类、形貌、尺寸大小及分布，上述传统方法操作繁锁，分析速度慢，所需时间长，同时无法定量化(《光学显微分析》P21-40，孙业英著，清华大学出版社，1996年10月)。在现有技术中，火花源原子发射光谱仪可以进行材料中的化学成分分析，但只能得到各元素平均含量，无法进行成分的分布分析，更无法进行偏析度、疏松度、夹杂物定量分析。究其原因，主要是目前火花源原子发射光谱仪存在以下三项主要技术缺陷1、静态激发。分析过程中保持样品固定，每次只是激发熔融一个5mm直径的斑点，为静态激发，不能记录单次放电的位置，从而无法进行元素与夹杂物的分布分析；2、积分检测方式。采集的对象为几千个放电脉冲的积分电压，无法识别每个火花特性，从而无法解析蕴藏在单次火花放电中的化学信息；3、高能预燃。经过20至30秒的预燃，大部分夹杂物被重融，从而无法观察到那些反映夹杂物信息的异常火花。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不必预燃，可以同时测定金属材料的化学成分、元素成分分布、夹杂物分布及偏析度、疏松度的金属材料原位分析装置。基于上述目的，本专利技术的主要技术方案是利用同步扫描平台夹持样品，实现连续移动激发样品的火花放电，通过分光，由高速数据采集系统采集每次放电火花的谱线强度与位置，以数字方式实时记录，并通过统计解析，进行样品的化学成分分析，元素分布分析(偏析度分析)、疏松度分析以及夹杂物分布分析。根据上述技术方案，金属原位分析装置包括如下系统激发光源系统，对样品进行火花放电，提供样品蒸发和原子化能量，分光系统，将接收的火花光谱转化为线性光谱，信号高速采集系统，对单次火花放电的进行高速采集，信号分析系统，对上述单次火花放电的火花光谱进行数字解析，样品移动/定位系统，使样品相对于激发光源进行连续的二维移动。激发光源系统由高纯氩气控制器(1)、钨电极(2)、样品(3)和火花发生器(4)组成，钨电极(2)与火花发生器(4)相连，并与样品(3)纵向相对，高纯氩气控制器(1)的喷嘴(18)对准火花中心。分光系统包括入射狭缝(5)单色计(6)和出射狭缝(7)，所述的入射狭缝(5)和出射狭缝(7)分别处于单色计(6)的两侧，出射狭缝(7)的狭缝个数为n。入射狭缝(5)的宽度为20-30μm，出射狭缝(7)的宽度为50-80μm，单色计(6)采用凹面光栅和帕邢一龙格(Paschen-Runge)装置，出射狭缝(7)的狭缝个数n为3-55个。信号采集系统，由n组包括如下元件的电路组成(a)光电倍增管8将出射狭缝输出的线性光谱的光信号转化为电流信号，(b)放大板10将上述光电倍增管8输出的电流信号进行放大，(c)高速采集板11将上述放大板输出的模拟信号转化为数字信号，然后，上述n组电路并联后与高压板9连接，(d)高压板9为光电倍增管8提供600-1000伏的负高压，使得光电倍增管8的阴极产生的很小的光电子电流，被放大成较大的阳极输出电流。信号分析系统，包括控制机(12)，接收高速采集板(11)输出的信号，并控制样品移动/定位系统15的运动，计算机(13)，对控制机输出的样品信号进行分析，按照预先设定的数学模型，得到样品的元素化学成分、偏析度、夹杂物含量及分布，和疏松度，打印机(14)，输出上述分析结果。激发光源系统激发的光谱通过反射镜(16)输入分光系统的入射狭缝(5)。样品移动/定位系统由框架(21)、叉架(22)、连接筒(23)、升降台(25)、X轴导轨(29)、Y轴导轨(27)、压杆(32)、步进电机(29，31)组成；升降台(25)固定在X轴导轨(29)上，升降台(25)通过连接筒(23)与叉架(22)相连，框架(21)固定在叉架(22)上，压杆(32)通过压头(33)紧固样品(3)，旋紧螺母(24)也用于固定样品(3)，步进电机(31)通过其丝杠(30)与X轴导轨(29)相连，步进电机(28)通过丝杠(26)与Y轴导轨(27)相连，两者构成X-Y直角坐标扫描轨道。激发光源系统通过样品(3)与连续激发同步描述定位系统的框架(21)相连。整个分光系统处于恒温控制状态之下。分光系统的光学基本参数为光栅焦距750mm，谱线范围120-800nm。附图说明附图1为本专利技术金属原位分析仪的结构示意图。附图2为连续激发同步扫描定位系统的结构示意图。由附图1可看出，本专利技术金属原位分析仪包括激发光源系统、分光系统、信号高速采集系统、信号分析系统和样品移动/定位系统。激发光源系统所激发的光通过反射镜16输入分光系统的入射狭缝5相连，分光系统通过出射狭缝7所输出的线性光谱与单次火花放电高速采集系统的光电倍增管8相连，信号高速采集系统的高速采集板11通过导线与信号分析系统中的控制机12相连，信号分析系统中的控制机12通过导线17与样品移动/定位系统中的步进电机28和31相连。所述的激发光源系统由高纯氩气控制器1、钨电极2、样品3和火花发生器4组成；钨电极2与火花发生器4相连，并与样品3纵向相对，高纯氩气控制器1的喷嘴18对准火花发生器4所产生的火花中心。所述的分光系统由入射狭缝5、单色计6和出射狭缝7组成；入射狭缝5和出射狭缝7分别处于单色计6的两侧。入射狭缝5的宽度为20-30μm，出射狭缝7的宽度为50-80μm，出射狭缝的狭缝个数n为3-55个，可以形成3-55个线状谱线通道，同时分析样品中的多个元素。单色计6采用凹面光栅、帕邢-龙格(Paschen-Runge)装置。分光系统的光学基本参数为光栅焦距750mm，谱线范围120-800nm。整个分光系统处于恒温控制状态之下。本装置由于对单次火花放电进行信号采集，取消了现有技术中的积分电路，所述的信号高速采集系统由光电倍增管8、高压板9、放大板10和高速采集板(A/D)11组成；相对于分光系统中出射狭缝的狭缝个数n，对应的也有n组对应的单次火花放电高速采集系统。每一组单次火花放电采集系统中光电倍增管8、放大板10和高速采集板11均通过导线串联，各组之间则相互并联，而高压板9则通过导线19与每一组中的光电倍增管8相通。所述的火花光谱单次放电数字解析系统由控制机12、计算机13和打印机14组成；三者通过导线相连。所述的样品移动/定位系统，对样品进行连续激发、同步扫描，是一种可编程的自动化机械装置，它由框架21，叉架22、连接筒23、升降台25、X轴导轨29、Y轴导轨27、压杆32、步进电机28和31组成。升降台25固定在X轴导轨29上，升降台25通过连接筒23与叉架22相连，框架21固定在叉架22上，压杆32通过压头33紧固样品3，旋紧螺栓24也用于固定样品3；步进电机31通过其丝杠30与X轴导轨29相接，步进电机28通过丝杠26与y轴导轨27连接，两者构成X-Y直角坐标扫描轨道。信号分析系统中，控制机12通过导线17发出运动命令，控制步进电机28和31带动框架21在选定区域内进行扫描，运动范围和轨迹可根据分析任务随时调整，能够实时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王海舟，陈吉文，杨志军，杨新生，高宏斌，贾云海，袁良经，屈文俊，王哲宁，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：
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