揭秘上海光譜SP3880ZAA：交直流塞曼原子吸收煉成記

　　分析測試百科網訊 從沒有原子吸收，到如今有眾多品類的原子吸收，并且實現了海外成批量銷售、向國際儀器巨頭提供OEM產品，2003年至今，上海光譜儀器有限公司（以下簡稱“上海光譜”）為此堅持了14年，數名中外原子吸收領域資深專家參與其中。

　　作為原子吸收產品中的高端技術，塞曼背景校正技術已經成為國際知名原子吸收企業的“標配”，在國內，也有少數企業推出了基于塞曼背景校正的原子吸收。

　　2016年10月，上海光譜推出了交直流兩用塞曼背景校正原子吸收SP-3880ZAA系列產品。

交直流塞曼原子吸收光譜儀SP-3880ZAA系列

　　為什么推出塞曼原子吸收？為什么推出交直流兩用塞曼原子吸收？它有哪些優勢？在研發中又攻克了哪些難點？近日，分析測試百科網采訪了參與上海光譜原子吸收產品研發的專家。

　　作為上海光譜原子吸收產品研發的核心專家，他與上海光譜已有十幾年的合作歷史。

　　“選擇和上海光譜合作，核心原因是我和陳總（指上海光譜董事長陳建鋼）能想到一起，我們要高起點，做高端原子吸收！”這位專家說，他向我們介紹了SP-3880ZAA系列塞曼原子吸收光譜儀研發的心路歷程和關鍵技術。

　　塞曼背景校正是高端原子吸收的主流

　　原子吸收光譜儀發展的主線是原子化器和背景校正。因為原子吸收最主要的光譜干擾是背景衰減。不使用背景校正技術，就不能稱其為原子吸收。在背景校正技術中，全球主要的原子吸收領先企業都已使用塞曼背景校正技術，因此可以說塞曼背景校正原子吸收是原子吸收中的高端主流產品技術。

　　交直流塞曼背景校正技術

　　SP-3880ZAA系列是交直流兩用塞曼背景校正原子光譜儀。在此之前，國內應用塞曼技術的原子吸收光譜儀生產企業主要生產商品化的直流（恒定磁場）塞曼原子吸收，交流塞曼原子吸收基本還停留在樣機階段。而國外主要的原子吸收生產企業則主要使用交流塞曼，僅有極個別企業使用了直流塞曼技術。

　　SP-3880ZAA系列集中了交、直流塞曼背景校正技術，并且火焰、石墨爐兩用，使其可以根據市場、用戶的需求隨意定制，這是國內外同行所不能的。

　　而在使用過程中，交、直流塞曼各有各的擅長和優勢。

　　交流塞曼背景校正技術是當前的主流塞曼背景校正技術，主要見于國際知名企業，其尤其適用于石墨爐原子吸收。SP-3880ZAA系列采用了先進的IGPT供電方法。IGPT(絕緣柵雙極型晶體管)是能源變換與傳輸的核心器件，俗稱電力電子裝置的“CPU”，已廣泛應用于先進的電源控制設備。IGPT應用于原子吸收，使得儀器對電網壓力很小，在最高磁場下，供電強度僅為3.5A。目前，國際上還有一些公司的交流塞曼儀器采用直接供電，供電強度高達13A。

　　直流塞曼可以用于火焰和石墨爐原子化器，火焰塞曼也有其特殊的優越性。另外采用雙檢測器的SP-3880ZAA系列在進行直流背景校正時可以實現“同時”背景校正，對快速變化的背景衰減信號校正更為有效。在同一磁場強度下，交流塞曼靈敏度更高，而且恒定磁場使用磁鋼可能增加儀器成本，因此，直流塞曼背景校正不為多數國際知名企業所用。

　　SP-3880ZAA系列使用了稀土磁鋼，使得塞曼石墨爐磁場強度能達到1.5 T，塞曼火焰的磁場強度能達到1.1T。比國外產品的1.0T和0.8T的磁場強度高出不少。

　　強磁場帶來了諸多好處：

　　在火焰法下，一些主要元素的靈敏度提高了，比如，有過一些實驗：在1.0T磁場強度下，Cu，Zn，靈敏度提高50%；Cd靈敏度提高15%；

　　上海光譜使用高強度新型稀土磁鋼情況下注冊了一個很有實用價值的ZL：將石墨爐保護電極置于磁鋼之間，這種結構較之國外同類儀器，氬氣用量小，石墨管壽命長，磁鋼也不易腐蝕，也不用水冷；升溫速率也更快。

　　先進的光路系統，是光學儀器的基礎

　　就SP-3880ZAA系列而言，在光路系統部分，是國內首臺全反射雙原子化器串聯的原子吸收光路結構設計。

　　使用了450nm焦距，1800l/mm大面積光柵，具有高光通量的特點。由于使用無色差全反射系統，邊緣波長能量得到保證，無需使用無極放電燈而使用普通國產空心陰極燈即可滿足測定的要求。

　　雙監測器偏振光學系統提供了交直流兩用塞曼背景校正的可能，并已申報ZL。

　　儀器好不好，原子化器是關鍵

　　作為火焰/石墨爐一體化原子吸收光譜儀，火焰和石墨爐原子化器是原子吸收品質是否優秀的關鍵。在這兩方面，SP-3880ZAA系列都有突破。

　　一、獲得國際認可的石墨爐：石墨爐的關鍵難點，一是結構的合理性； 二是溫度校正，溫度的準確性決定了應用的好壞。在聘請的德國專家指導下，上海光譜不惜重金配備了最完整的測溫設備，采用國際上最先進的溫度校正流程，甚至制作了專門的工裝程序，保證了所生產的石墨爐溫度的一致性。三是石墨管質量，為達到質量均一，上海光譜有專門的檢定儀器，確定了石墨管的標準化。并且已經委托國際上最著名的原子吸收石墨管供應商定制了高質量石墨管，保證了石墨爐的質量即分析性能，也因此獲得了德國專家和OEM企業的認可。

　　二、標準化的霧化器：盡管國內有不少從事霧化器生產的企業，但SP-3880ZAA系列的霧化器請國外專業公司高價開發了模具，雖然成本高，但做到了霧化器的標準化。

　　創新：與外部技術結合

　　作為原子光譜家族成員的經典儀器，原子吸收光譜儀已經歷了較長時間的發展，原子吸收本身的缺陷與外圍技術的發展推動著原子吸收的發展，這個過程不會停止。

　　SP-3880ZAA系列處處可見外部新興技術的引入而帶來的儀器變化。如前所述，在交直流塞曼背景校正技術中，SP-3880ZAA系列引入了IGPT供電方式、稀土磁鋼等技術；創新地實現了交直流兩用塞曼背景校正，不僅可以完成石墨爐背景校正，也可以進行火焰背景校正，擴大了儀器的使用范圍。交直流兩用塞曼背景校正技術還向應用研究者提供了兩種背景校正技術比對的可能。

　　不僅是儀器結構、部件的創新，對于國產儀器而言，被病垢最多的是穩定性和可靠性。在質量保證方面，上海光譜也進行了大量創新。如前文提到的對石墨管、石墨爐的監測設備和標準化工程體系，標準化的霧化器等。除此之外，在國家重大科學儀器設備開發專項的要求下，在德國專家的參與下，各種部件、結構實現了標準化，實現了良好的工程化。標準化、工程化，為商品化儀器的可靠性、穩定性提供了有力保障。這也是上海光譜能成規模向歐美國家出口原子吸收光譜儀的重要因素之一。

　　堅持：離不開國家支持

　　無論是原子吸收光譜儀本身，還是引入的各種外部技術，無一不是多年堅持研發的結果。稀土磁鋼的研發經歷了20余年，上海光譜的原子吸收光譜儀研發也經歷了14年。而在上海光譜的研發歷程中，國家支持是重要的推手。從2007年開始，上海光譜就不斷獲得上海市科委的相關課題資助。后來，上海光譜還得到了國家重大科學儀器設備開發專項的資助。多年的堅持研發和持續資助，最終讓上海光譜“煉”成了國內首臺交直流塞曼背景校正原子吸收光譜儀，拿到了挑戰全球領先企業的“門票”。