M5000直讀光譜儀
1產(chǎn)品概述
M5000 臺式直讀光譜儀是本公司利用原子發(fā)射光譜（AES）技術(shù)開發(fā)出的款性能全譜直讀光譜儀。外觀如圖所示。
常見的大型直讀光譜儀般采用光電倍增管（PMT）作為光電傳感器進(jìn)行采集分析，焦距般較長。
這類儀器往往體積大、功耗，使用維護(hù)較為復(fù)雜。同時(shí)，由于個(gè)光電倍增管只能分析個(gè)定波長，受制于光電倍增管的尺寸，有限的光室空間內(nèi)不可能放置很多光電倍增管，因此分析元素的數(shù)量有定限制。隨著 CCD 技術(shù)的成熟發(fā)展，為直讀光譜儀的發(fā)展提供了新的方向。使用 CCD 作為傳感器的光學(xué)系統(tǒng)只需要較小的焦距，因此儀器整體尺寸可以做的很小，隨之帶來的是更小的功率消耗。用多片 CCD 組成的全譜采集系統(tǒng)可以不受通道數(shù)量的影響，在整個(gè)譜線范圍內(nèi)所覆蓋的元素都可以測量。同時(shí)全譜采集可以獲得更全的譜線信息，被分析元素之外的些干擾光譜信息等都可以獲得，從而可以使用更多的算法保 證儀器的分析性能。
M5000 直讀光譜儀的測量原理如下：激發(fā)臺中的電極與預(yù)先制備好的金屬樣品之間在激發(fā)過程中產(chǎn)生電火花�；鸹òl(fā)出的光通過入射狹縫進(jìn)入分光室，通過光柵分光后，不同波長的光以不同的角度分開，照射到 CCD 傳感器上。CCD 傳感器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并通過測量系統(tǒng)傳輸給計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理 后，計(jì)算出分析結(jié)果，并通過顯示器顯示出該金屬樣品中各元素的含量，并可對該結(jié)果進(jìn)行匯總或打印。
這類儀器往往體積大、功耗，使用維護(hù)較為復(fù)雜。同時(shí)，由于個(gè)光電倍增管只能分析個(gè)定波長，受制于光電倍增管的尺寸，有限的光室空間內(nèi)不可能放置很多光電倍增管，因此分析元素的數(shù)量有定限制。隨著 CCD 技術(shù)的成熟發(fā)展，為直讀光譜儀的發(fā)展提供了新的方向。使用 CCD 作為傳感器的光學(xué)系統(tǒng)只需要較小的焦距，因此儀器整體尺寸可以做的很小，隨之帶來的是更小的功率消耗。用多片 CCD 組成的全譜采集系統(tǒng)可以不受通道數(shù)量的影響，在整個(gè)譜線范圍內(nèi)所覆蓋的元素都可以測量。同時(shí)全譜采集可以獲得更全的譜線信息，被分析元素之外的些干擾光譜信息等都可以獲得，從而可以使用更多的算法保 證儀器的分析性能。
M5000 直讀光譜儀的測量原理如下：激發(fā)臺中的電極與預(yù)先制備好的金屬樣品之間在激發(fā)過程中產(chǎn)生電火花�；鸹òl(fā)出的光通過入射狹縫進(jìn)入分光室，通過光柵分光后，不同波長的光以不同的角度分開，照射到 CCD 傳感器上。CCD 傳感器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并通過測量系統(tǒng)傳輸給計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理 后，計(jì)算出分析結(jié)果，并通過顯示器顯示出該金屬樣品中各元素的含量，并可對該結(jié)果進(jìn)行匯總或打印。
2儀器特點(diǎn)
M5000 是使用多片 CCD 作為光電傳感器，具有分析速度快、性能穩(wěn)定、可靠性、使用方便、體積小、功耗低、運(yùn)行維護(hù)成本低等點(diǎn)。
M5000 采用穩(wěn)定性可編程脈沖數(shù)字光源，速 CCD 全譜采集系統(tǒng)，優(yōu)化的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工廠校正曲線和功能豐富的多算法自動分析校正軟件設(shè)計(jì)，配合先進(jìn)的單火花分析技術(shù)和光譜延時(shí)采集技術(shù)，用戶可以方便地利用激發(fā)的全譜信息進(jìn)行額外的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。在較低的運(yùn)行維護(hù)成本下為用戶提供穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確、豐富的分析性能。
3應(yīng)用領(lǐng)域
M5000 直讀光譜儀可廣泛應(yīng)用于鋼鐵及有色金屬行業(yè)的爐前、實(shí)驗(yàn)室金屬成分快速分析，進(jìn)出廠材料檢驗(yàn)以及汽車、航空航天、石化、電力、機(jī)械制造及鑄造等行業(yè)的金屬材料分析。
4儀器組成
M5000 直讀光譜儀由光源、激發(fā)臺、光學(xué)系統(tǒng)、數(shù)采系統(tǒng)等組成，如下圖所示。
光譜儀正面圖
光譜儀背面圖
表1 光譜儀部件列表
光譜儀正面圖
光譜儀背面圖
表1 光譜儀部件列表
激發(fā)臺
激發(fā)臺主要提供樣品激發(fā)的環(huán)境，激發(fā)臺由激發(fā)臺板、樣品夾和極距規(guī)組成。
激發(fā)臺板用于支撐樣品；樣品夾用來固定樣品；極距規(guī)用來調(diào)節(jié)極距，正常使用時(shí)，極距規(guī)必須擰在激發(fā)臺上，否則激發(fā)會出現(xiàn)異常。
狀態(tài)指示面板
狀態(tài)指示面板
5儀器指標(biāo)
6安裝要求
環(huán)境要求
光譜儀應(yīng)置于用的工作空間，附近應(yīng)無有害、易燃及腐蝕性的氣體，不要與化學(xué)分析放在起， 保證至少十平方米以上空間。
工作溫度：（10～30）℃，室溫波動盡量小，要求安裝空調(diào)。
存儲溫度：（0～45）℃。
環(huán)境相對濕度：（20～80）％，對于潮濕地區(qū)，需配備臺除濕機(jī)。
警告：M5000 直讀光譜儀的光室處于恒溫控制的裝置內(nèi)，外界環(huán)境溫度在（10～30）℃范圍內(nèi) 可正常工作，若出上述要求范圍，光譜儀的測量精度將受到影響。
空氣中氬氣濃度很低的時(shí)候，對人體不會造成傷害，因?yàn)樗旧硎菬o毒的。但濃度的 時(shí)候會造成窒息，所以在放置光譜儀時(shí)應(yīng)該考慮保持良好的通風(fēng)條件，以防氬氣濃度過。
流量計(jì)
工作溫度：（10～30）℃，室溫波動盡量小，要求安裝空調(diào)。
存儲溫度：（0～45）℃。
環(huán)境相對濕度：（20～80）％，對于潮濕地區(qū)，需配備臺除濕機(jī)。
警告：M5000 直讀光譜儀的光室處于恒溫控制的裝置內(nèi)，外界環(huán)境溫度在（10～30）℃范圍內(nèi) 可正常工作，若出上述要求范圍，光譜儀的測量精度將受到影響。
空氣中氬氣濃度很低的時(shí)候，對人體不會造成傷害，因?yàn)樗旧硎菬o毒的。但濃度的 時(shí)候會造成窒息，所以在放置光譜儀時(shí)應(yīng)該考慮保持良好的通風(fēng)條件，以防氬氣濃度過。
放置位置要求
光譜儀應(yīng)該放置在個(gè)平整、穩(wěn)定的位置，不應(yīng)該有震動；光譜儀的背面與墻之間應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)木?
離以方便安裝與維護(hù)。
電源要求
（220±20）V AC，50Hz，保護(hù)性接地的單相電源。電源的 PE 接地必須可靠，以保證儀器正常工作和避免人體觸電。如果不能保證 PE 可靠接地，請為儀器提供條用地線。
穩(wěn)壓器要求
穩(wěn)壓器要求
為保證儀器的正常使用，請為儀器配備臺（1~2）KVA（視接負(fù)載量而定）的單相 220V 交流參數(shù)
穩(wěn)壓器。建議使用廣東羅定鐵塔牌穩(wěn)壓器。
氬氣要求
氬氣純度≥99.999%。
氬氣使用流量：待機(jī)流量 約 0.1L/min，維持流量約 0.4L/min，激發(fā)時(shí)左邊流量約 0.4L/min，右邊流量約 3.5L/min。
流量計(jì)
氬氣入口壓力：0.5MPa。
標(biāo)準(zhǔn)樣品
準(zhǔn)備適合自己產(chǎn)品類型的標(biāo)準(zhǔn)樣品或內(nèi)控樣品，用于儀器的校正。
PC 和打印機(jī)要求
準(zhǔn)備臺當(dāng)前常規(guī)配置的 PC（筆記本和臺式機(jī)均可），要求內(nèi)存 1GB 以上，CPU 雙核 1.8G Hz 以上，用于安裝 M5000 直讀光譜儀分析軟件。
準(zhǔn)備臺打印機(jī)，激光、噴墨或針式打印機(jī)均可，用于分析數(shù)據(jù)報(bào)表的打印。
7儀器操作
光譜儀的操作包括譜線匹配校正、類別標(biāo)準(zhǔn)化、分析程序及樣品分析四部分操作，譜線匹配校正、類
別標(biāo)準(zhǔn)化和分析程序是樣品分析的準(zhǔn)備工作。
譜線匹配校正
受到外界環(huán)境的影響，如溫度的劇變、振動等，光譜儀的譜線位置會有微小的變化。因此，需要用戶 根據(jù)自己的情況定期進(jìn)行譜線匹配校正，般三至六個(gè)月校正次。
M5000 的譜線匹配校正是自動完成的，用戶只需激發(fā)譜線校正樣品即可。譜線匹配校正需在管理員權(quán)限下進(jìn)行，具體步驟如下：
步驟1 在儀器主界面中點(diǎn)擊儀器參數(shù)譜線匹配校正（或點(diǎn)擊快捷菜單欄的校正圖標(biāo)、或按 F5），
步驟2 進(jìn)入光譜校正界面，點(diǎn)擊“激發(fā)標(biāo)樣…”按鈕。
步驟3 進(jìn)入激發(fā)譜線校正樣品界面，將光譜校正樣品表面打磨平整，放置在激發(fā)臺上，并用樣品夾壓緊，放置時(shí)需保證樣品完全遮住激發(fā)孔。
步驟4 點(diǎn)擊“激發(fā)譜線校正樣品”，此時(shí)儀器開始激發(fā)譜線校正樣品，并采集光譜數(shù)據(jù)。左側(cè)的CCD_1 至 CCD_16 用于選擇待需要查看的 CCD。右側(cè)顯示區(qū)域中，光譜曲線顯示的是
采集到的光譜圖，譜線數(shù)據(jù)顯示的是各數(shù)據(jù)點(diǎn)的強(qiáng)度，不同型號的儀器CCD 的配置各不相同，部分CCD 可能沒有光譜圖。
步驟5 激發(fā)三次譜線校正樣品，每次激發(fā)前樣品需重新放置，以保存各次激發(fā)點(diǎn)不重疊。
步驟6 激發(fā)完成后，觀察各 CCD 三次激發(fā)的光譜是否致，并再次檢查激發(fā)的樣品是否是譜線校正樣品。若三次激發(fā)的光譜偏差較大，或發(fā)現(xiàn)激發(fā)的樣品不是譜線校正樣品，則點(diǎn)擊
“退出”，回到步驟 2。否則點(diǎn)擊“確定”進(jìn)入下步驟。
步驟7 回到光譜校正界面，此時(shí)界面中有剛激發(fā)的光譜。點(diǎn)擊“光譜校正”按鈕，軟件會根據(jù)當(dāng)前激發(fā)的光譜數(shù)據(jù)自動校正譜線漂移。
步驟8 校正成功后軟件會彈出“譜線校正全部成功”提示框。點(diǎn)擊“確定”完成整個(gè)譜線匹配
校正過程。若譜線校正失敗會彈出“譜線匹配校正失敗”提示框，點(diǎn)擊“確定”退出譜線匹配校正界面，重新校正。譜線校正失敗的原因可能是：激發(fā)的樣品不是譜線匹配校正樣品、樣品表面沒有處理好、氬氣純度不夠或儀器沒有充分預(yù)熱。
步驟9 提示是否保存校正信息。點(diǎn)擊“確定”本次校正生效，點(diǎn)擊“取消”本次校正無效。
步驟10 保存完成后軟件會出現(xiàn)“保存成功”的系統(tǒng)提示，點(diǎn)擊確定即可。
類別標(biāo)準(zhǔn)化
類別標(biāo)準(zhǔn)化是日常操作的部分，它是對個(gè)類別下的所有分析模型進(jìn)行漂移校正，提測量的準(zhǔn)確度。用戶根據(jù)自己的實(shí)際情況定期進(jìn)行，般周進(jìn)行次。
類別標(biāo)準(zhǔn)化需在管理員權(quán)限下進(jìn)行，具體步驟如下：
步驟1 在儀器主界面中點(diǎn)擊儀器參數(shù)類別配置類別標(biāo)準(zhǔn)化（或點(diǎn)擊快捷菜單欄的標(biāo)準(zhǔn)化圖標(biāo)、或按 F6）。
步驟2 進(jìn)入類別標(biāo)準(zhǔn)化界面，左側(cè)類型庫中列出了儀器所有的類別，選中個(gè)類別右側(cè)對應(yīng)模型中將會出現(xiàn)該類別下的所有模型。對某類別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，該類別下的所有模型都將得到校正。選中需要標(biāo)準(zhǔn)化的類別，點(diǎn)擊“激發(fā)樣品”按鈕。
步驟3 進(jìn)入激發(fā)類別樣品界面，左側(cè)欄上部顯示的是該類別下的模型，中部顯示的是類別樣品，下部是操作按鈕，右側(cè)顯示的是類別樣品的激發(fā)數(shù)據(jù)。在左側(cè)欄中部選擇類別樣品，并將對應(yīng)編號的類別樣品置于激發(fā)臺上，點(diǎn)擊“激發(fā)”按鈕，儀器開始激發(fā)樣品。每塊類別樣品激發(fā)三次，每次激發(fā)前樣品需重新放置，以保存各次激發(fā)點(diǎn)不互相重疊。塊類別樣品分析完后，在左側(cè)欄中部選擇下塊類別樣品激發(fā)，直至激發(fā)所有的類別樣品。
步驟4 觀察各類別樣品三次激發(fā)數(shù)據(jù)的偏差。般而言均值（Ave）在 1000 以上 5000 以下的通道，RSD 應(yīng)小于 2%，個(gè)別通道偏大屬于正�，F(xiàn)象。若數(shù)據(jù)偏差太大需重新激發(fā)。
步驟5 M5000 提供了保存光譜與導(dǎo)入光譜的功能。點(diǎn)擊“保存光譜”可保存當(dāng)前激發(fā)的所有類別標(biāo)樣的光譜；點(diǎn)擊“導(dǎo)入光譜”可將先前激發(fā)的光譜導(dǎo)入，導(dǎo)入光譜時(shí)，光譜文件的名稱必須與樣品名稱致，否則無法導(dǎo)入。用戶可根據(jù)這點(diǎn)靈活運(yùn)用這功能。若不需要保存光譜可直接跳過本步驟。
步驟6 點(diǎn)擊“標(biāo)準(zhǔn)化”，軟件將自動完成儀器的校正，校正結(jié)束后彈出提示框，點(diǎn)擊“確定”返回主界面。
分析程序
直讀光譜儀分析樣品時(shí)，得到的分析數(shù)據(jù)與真實(shí)值（或標(biāo)定值）之間總會存在些差異。這些差異來自于基體的差異、熔煉過程的差異或表面狀態(tài)的差異等。通過建立定的分析程序可以實(shí)現(xiàn)分析誤差的自動補(bǔ)償。
分析程序分為“新建程序”、“刪除程序”、“程序修正”和“查看系數(shù)”四部分，可在任意權(quán)限下進(jìn)行。
分析程序是基于模型而建立的，即分析程序中的操作都是針對當(dāng)前模型而言的。在建立分析程序之前，必須先加載模型。
樣品分析
樣品分析是利用已有模型和分析程序，對未知樣品的成分進(jìn)行分析的過程。樣品分析包括：分析樣品含量和元素顯示和排序設(shè)置。
分析數(shù)據(jù)的處理
分析數(shù)據(jù)的處理分為生成當(dāng)前數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)表配置和報(bào)表查詢，如圖4-48所示。“報(bào)表”用于生成當(dāng)前樣品的分析報(bào)表；“報(bào)表配置”用于設(shè)置報(bào)表的格式和基本信息；“報(bào)表查詢”用于查詢歷史分析數(shù)據(jù)。
8注意事項(xiàng)
M5000 直讀光譜儀為業(yè)光譜分析儀器，非職分析人員不得擅自操作使用，否則可能導(dǎo)致儀器 故障或人身傷害。
M5000 直讀光譜儀上的計(jì)算機(jī)為用設(shè)備，不得隨意在計(jì)算機(jī)上安裝與直讀光譜儀無關(guān)的應(yīng)用軟件；更不得隨意移動、修改、刪除 M5000 分析軟件中的文件。
M5000 直讀光譜儀安裝調(diào)試完畢后不得擅自移動或搬運(yùn)。
M5000 直讀光譜儀激發(fā)時(shí)，激發(fā)臺處會產(chǎn)生頻電火花，所以在激發(fā)分析過程時(shí)，手定不要移動或拿走分析樣品，也不允許任何液體灑落在激發(fā)臺上，否則可能會損壞儀器或傷害人體。
M5000 直讀光譜儀光室和激發(fā)臺屬于精密光學(xué)部件，不允許擅自打開或拆卸。如有問題請向受過培訓(xùn)的業(yè)人員請教，或及時(shí)與本公司的客戶服務(wù)部聯(lián)系。
M5000 直讀光譜儀的氬氣氣路部分在出廠時(shí)已經(jīng)經(jīng)過精密調(diào)節(jié)，處于佳的狀態(tài)，擅自調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致儀器分析性能下降或激發(fā)異常。
M5000 直讀光譜儀的廢氣過濾罐必須及時(shí)清理，長時(shí)間不清理會導(dǎo)致出氣堵塞而影響激發(fā)分析性能。
M5000 直讀光譜儀需要在（10～30）℃的溫度下和（20～80）％的濕度下工作，必須為儀器分析環(huán)境配備臺足夠功率的空調(diào)，潮濕地區(qū)還要配備除濕器。
M5000 直讀光譜儀采用 220V AC 單相交流電源供電，請注意用電安全，使用不當(dāng)會引起觸電傷人事故。在分析時(shí)，請確保有足夠的純氬氣，且氬氣已經(jīng)沖洗定時(shí)間。
M5000 直讀光譜儀采用純氬氣作為分析氣源，請注意用氣安全，大量的氬氣泄漏可能會導(dǎo)致人員窒息。
M5000 直讀光譜儀分析金屬樣品前，需要樣品處理。般對鋼鐵樣品使用磨樣機(jī)或砂輪機(jī)進(jìn)行磨樣；對于鋁、銅等有色金屬，使用車床進(jìn)行激發(fā)表面處理。請注意使用安全，磨樣機(jī)、砂輪機(jī)和車床使用不當(dāng)可能會對人體造成傷害。
9維護(hù)處理
器件維護(hù)
激發(fā)臺的清理
樣品激發(fā)時(shí)，雖然大量的粉塵會由排氣管道排入廢氣過濾罐，但長時(shí)間使用后還是會在激發(fā)臺內(nèi)殘留部分粉塵，所以定要定期清理激發(fā)臺。
激發(fā)臺的維護(hù)方法：
步驟1 關(guān)閉光源電源，
步驟2 用 4 mm 內(nèi)六角扳手依次松開極板上的 4 個(gè)固定螺釘，
步驟3 取下激發(fā)臺極板，并且注意極板上的密封圈，
步驟4 取下集塵碗，并且注意集塵碗背部的密封圈，
步驟5 使用脫脂棉蘸無水乙醇擦拭干凈極板、集塵碗及激發(fā)臺內(nèi)部，若粉塵量很大，則應(yīng)當(dāng)先用小型吸塵器先吸塵。
步驟6 步驟 5 完成之后，先將集塵碗裝入激發(fā)臺內(nèi)部，注意卡口要對齊。然后將極板裝回原位，裝的時(shí)候必須注意極板及集塵碗背部的密封圈位置是否正確。安裝完畢之后使用極矩規(guī)調(diào)整極矩，檢查極距。
清理透鏡
透鏡有兩塊，塊是紫外光室前透鏡，另塊為主光室前透鏡。透鏡由氬氣保護(hù)以防止粉塵將其污染，但是長時(shí)間使用儀器后須清理透鏡。
透鏡有兩塊，塊是紫外光室前透鏡，另塊為主光室前透鏡。透鏡由氬氣保護(hù)以防止粉塵將其污染，但是長時(shí)間使用儀器后須清理透鏡。
清洗紫外光室透鏡的步驟如下：
步驟1 使用內(nèi)六角扳手松開螺釘，
步驟2 取出紫外光室透鏡，取出時(shí)注意方向，
步驟3 用棉簽蘸少許無水乙醇，略潮后，擦拭透鏡表面，平時(shí)只需要輕輕擦拭即可，在別臟
時(shí)需要用力擦拭，
步驟4 清洗完畢后，將透鏡按照正確方向安裝回原位。
清洗主光室透鏡的步驟如下：
步驟1 擰下極距規(guī)，松開激發(fā)臺外罩上的四個(gè)螺釘，將激發(fā)臺外罩取下，如圖 5-9 所示。
步驟2 用手?jǐn)Q開主光室透鏡組件與光纖連接的螺釘，如圖 5-10 所示。取下連接螺釘時(shí)，絕對不能彎曲光纖。
步驟3 逆時(shí)針?biāo)砷_主光室透鏡組件旋鈕，取下透鏡組件，
步驟4 用棉簽蘸少許無水乙醇，略潮后，擦拭透鏡表面，平時(shí)只需輕輕擦拭，若很臟則需要大
力擦拭。
步驟5 清洗完畢后，逆著拆卸順序依次將各部件安裝回原位，安裝時(shí)注意密封圈
過濾罐維護(hù)
過濾罐分為水罐和濾芯罐，維護(hù)方法如下：水罐保證水位在 1/3 即可，請注意及時(shí)添加及更換；濾芯罐維護(hù)時(shí)應(yīng)將濾芯用吸塵器清理干凈，如果濾芯很臟，請更換新濾芯。
常見故障處理
本小節(jié)列出了 M5000 光譜儀常見故障的描述、可能原因和處理方法，用戶可以通過查找常見故障的處理方法或可能原因，進(jìn)行及時(shí)解決。
11產(chǎn)品相冊
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