1.前言
通常說的直讀光譜儀是指同時式光電直讀光譜儀。這表示當組成樣品的原子受外部能量激發時，儀器可同時測量樣品發射出的光中多條譜線強度。被分析的光大約位于150至800nm的波長范圍內。因此光電直讀光譜儀具有一次分析元素多、分析范圍廣、分析速度快、操作方便且檢出限低、精確度高的優點，故被廣泛應用于冶金行業的爐前、成品分析中。但隨著光譜儀分析次數的增多， 使用時間的延長， 電子元器件老化，各種參數的變化， 將影響光譜儀分析數據的準確性。并且隨著產品種類的不斷增加和新產品的開發研制，對分析的快速性、準確性、及時性提出了新的要求。因此確保光譜儀分析數據的準確性，對生產過程控制具有重要的意義。
2.分析原理
通常情況下，原子處于基態，在激發光源作用下，原子獲得足夠的能量，外層電子由基態躍遷到較高的能量狀態即激發態。處于激發態的原子是不穩定的，其壽命小于10-8s，外層電子就從高能級向較低能級或基態躍遷。多余能量以電磁輻射的形式釋放出去，這樣就得到了發射光譜。原子發射光譜是線狀光譜。譜線波長與能量的關系如下：
λ=hc/（E2-E1）
式中E2、E1分別為高能級與低能級的能量，λ為波長，h為Planck常數，c為光速。
所有元素的原子結構都是不一樣的，所以當每一種元素的原子被激發后，總能得到一組區別于其他元素特征譜線。因此，一個含有幾種不同元素的樣品在激發時將產生一系列由每種元素不同波長組成的光，通過一個色散系統將這些光波分開，檢測特征譜線的存在與否及特征譜線的發光強度，特征譜線的強度和它的濃度成函數關系。利用光電倍增管在一段規定的時間（也就是積分時間）內積分，即光電倍增管把光信號轉變成電流信號，并在計時器中進行強度積分。通過測量這種元素的發光強度，然后計算出每個元素的濃度。
3.如何確保光電直讀光譜儀分析數據的準確性
3.1 儀器環境
光譜儀的檢測能力主要取決于它的色散裝置，其安裝在光譜室內部。光譜儀的機械和光學元器件都是經過十分精心制作的，并經過很精心的調整，達到用戶所期望的性能。為了避免因熱膨脹而造成光學元器件的任何變形，保證色散系統的幾何形狀的穩定，故將光譜室放置在叫做恒溫箱的溫度控制的絕熱儀器柜內，通過溫度傳感器控制加熱裝置來調節溫度，使恒溫箱在周圍空氣中的熱損失與加熱裝置產生的熱量之間達到某種程度的平衡。將光學室抽真空、保持恒溫38±0.1℃， 全部光學器件都密封在真空室內。此外為了保證光譜儀的機械穩定性，任何情況下都必須避免撞擊光譜儀內、外部。光譜儀外界環境：室內溫度15～30℃，變化率小于5℃/小時；相對濕度20-80%；防震、防雷。
3.2透鏡
透鏡安裝在光譜儀的分光室和火花室之間， 起隔斷分光室和火花室及聚焦譜線的作用。激發一定數量的試樣以后， 火花室內激發產生的灰燼等污染物及分光室內真空泵長時間運轉蒸騰產生的油污分子會污染透鏡的兩個表面， 降低透鏡的透光性， 引發光強值下降，影響分析數據的準確性。因此， 通常根據分析的樣品量每半年或每年， 要將透鏡取下， 浸泡在稀鹽酸中數十分鐘， 再用清水沖洗干凈，最后用鏡頭紙擦拭干凈后裝上。
3.3 激發臺火花室、電極
當樣品激發到一定數量時，樣品激發時產生的灰燼將聚集在激發臺火花室內，影響了分析數據的準確性。且激發到一定時間時，電極頭表面覆蓋的灰燼，用電極刷無法完全清除，上面粘有鋁，將影響其放電效果，進而影響分析數據的準確性。因此每周或分析了一定數量的試樣后，應打開激發臺，將火花室內的灰燼清理干凈。電極漬泡在稀鹽酸溶液中，將電極頭上的鋁沉積物溶解掉，然后用水沖洗干凈，擦拭干凈，固定好激發臺，插入電極，用量規調整電極與激發臺面的距離。
3.4 狹縫定位與掃描
光電直讀光譜儀的入射狹縫不同廠家生產的不盡相同，通常為幾十微米，出射狹縫35-100 um，是非常穩定的儀器，跡線漂移得很慢很慢。但隨著使用時間的延長、外界溫差變化較大、強烈震動都會使狹縫產生輕微位移， 從而使一些元素譜線的波峰沒有全部透過出射狹縫， 降低了譜線的光強值，影響分析數據的準確性。這時需利用光譜儀的描跡功能選擇一些短、中、長波長的元素分別進行描跡。譜線經過入射狹縫可產生“小孔成像”效應， 調節入射狹縫（見圖1）， 很容易找出在出射狹縫上所有元素譜線的最佳波峰，這個最佳波峰就是最終的狹縫位置。在光譜儀環境發生較大變化或季節交替時出現有些元素短時間內分析數據發生較大偏差或精度下降， 一般都是由上述原因造成的。
圖1
3.5 氬氣
為了避免空氣與樣品表面發生各種相互反應，因此在惰性氣體氬氣氣氛保護下在火花室內進行放電。氬氣是光電直讀光譜儀日常工作中必不可少的保護氣體，其純度與質量是影響分析數據準確性的主要因素之一。不純氬氣中水分等雜質會影響激發效果， 降低光強值， 甚至不能激發樣品，而且水分經激發電離后產生氧， 氧會吸收某些元素發射的光，使這些元素的光強值下降， 從而影起分析結果的準確性。一般必須使用99.996%以上的氬氣。為了保證儀器的正常使用及分析數據的準確性，一般應對氬氣純度進行檢驗。而現場通常不具備檢驗條件，故可按以下方法進行現場檢驗：在確保光譜儀是完好的情況下，使氬氣直接與儀器接通，對標準樣品進行激發，一方面觀察激發樣品時的分析數據；另一方面觀察激發點是否正常。將分析數據與以往分析數據進行比較，可判斷氬氣是否滿足分析要求。
3.6 樣品制備與放樣
取適當的樣品，認真進行表面制備，這是絕對必要的。一方面，需要盡量均質的樣品，無夾雜物、無氣孔，另一方面需要干凈、平整的表面，以便保證進行可靠的、重現性好的測量。樣品制備好以后，不能用手觸摸分析表面。必須避免在樣品中心進行分析，因為靠近樣品邊緣部分的均質性更好。因此，樣品應這樣放置，它能遮蓋住孔旁約3mm的分析架面積（見圖2）。通常在常規分析中，可以在每個樣品上進行2至3次測量，但必須避免火花的激發點重疊（圍繞火花激發區的暈圈可以重疊）（見圖3）。
圖2 圖3
3.7 標準化
標準化是保證分析數據準確性的最后一步。在日常分析工作之前， 應根據樣品選擇合適的分析曲線，再用與被測樣品濃度相近的控樣對工作曲線進行校對，如發現測量結果超出范圍，則要對工作曲線進行標準化。這是因為溫度、濕度、氬氣純度等變化會造成工作曲線的轉動和移動。標準化也叫做漂移校正，是利用已建立的分析程序和分析任務對儀器進行校正，以保證測量結果的準確性。曲線標準化的過程就是修正工作曲線的漂移系數α、β值， 然后根據α、β值修正工作曲線。這樣的標準化工作要經常進行， 同時還必須使用均勻性很好的標準化樣品。
4.結論
總之為了保證分析數據的準確性，必須要做到以下幾點：
1） 保證儀器內、外部環境條件。
2） 定期清理激發臺、電極、透鏡。
3） 定期進行狹縫定位與掃描。
4） 選擇合格的氬氣。
5） 保證樣品分析表面無夾雜物、無氣孔、干凈、平整。
6） 經常進行標準化，使儀器保持在最佳狀態。
做到了以上幾點，就可以為生產提供及時、準確可靠的數據。