火花直讀光譜儀是一種用于金屬材料元素成分快速、精確分析的大型精密儀器，廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、機(jī)械制造、航空航天、汽車、電力及質(zhì)檢等領(lǐng)域。其核心原理是利用高壓電火花激發(fā)固體金屬樣品表面，使樣品中的原子或離子被激發(fā)并發(fā)射出具有特征波長的光譜線，通過光學(xué)系統(tǒng)分光后，由光電倍增管或固態(tài)檢測器（如CCD/CMOS）同時(shí)接收各元素的特征譜線強(qiáng)度，再經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為元素含量，實(shí)現(xiàn)“一次激發(fā)、多元素同步測定”。
該儀器主要由激發(fā)光源系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)（帕邢-龍格架或中階梯光柵）、檢測器、樣品臺、氬氣保護(hù)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理軟件組成。測試時(shí)，將經(jīng)過打磨處理的塊狀金屬樣品作為電極，在高純氬氣氛圍下產(chǎn)生穩(wěn)定火花放電，有效避免空氣對紫外區(qū)譜線（如C、S、P、N等）的吸收，確保輕元素分析的準(zhǔn)確性。現(xiàn)代火花直讀光譜儀可同時(shí)測定從鋰（Li）到鈾（U）范圍內(nèi)的數(shù)十種元素，檢測限可達(dá)ppm級，分析精度高、重復(fù)性好，單次測試僅需10–30秒。
火花直讀光譜儀的操作步驟：
一、開機(jī)與預(yù)熱
環(huán)境確認(rèn)
溫度：20℃-25℃，避免電子元件性能波動或冷凝水產(chǎn)生。
濕度：40%-60%，防止電子元件短路。
遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
開機(jī)順序
打開穩(wěn)壓器電源，確保電壓穩(wěn)定。
依次開啟光譜儀主電源、真空泵、水泵、電子板電源、高壓電源。
啟動計(jì)算機(jī)，運(yùn)行光譜儀控制軟件，檢查與主機(jī)連接狀態(tài)。
預(yù)熱穩(wěn)定
儀器需預(yù)熱30-60分鐘，使內(nèi)部元件達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)。
預(yù)熱期間可檢查氬氣壓力（≥0.5MPa）、純度（≥99.995%）及流量（4-8L/min）。
二、樣品準(zhǔn)備
表面處理
樣品表面需平整、光潔，無油污、氧化皮或裂紋。
金屬樣品需打磨至表面粗糙度達(dá)標(biāo)（如Ra0.05μm以下），確保激發(fā)穩(wěn)定性。
尺寸要求
厚度≥5mm，面積≥10mm×10mm，以穩(wěn)定放置于激發(fā)位置。
清潔處理
用無水乙醇或丙酮清洗樣品表面，去除雜質(zhì)，自然晾干或用干凈紗布擦干。
三、參數(shù)設(shè)置
選擇分析程序
根據(jù)樣品材質(zhì)（如鋼鐵、鋁合金）選擇預(yù)設(shè)分析程序。
調(diào)整激發(fā)參數(shù)
激發(fā)能量：高熔點(diǎn)元素需適當(dāng)提高能量。
激發(fā)時(shí)間：10-30秒，確保信號強(qiáng)度且避免樣品過度損耗。
激發(fā)次數(shù)：3-5次，提高數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)精度，減少偶然誤差。
設(shè)置檢測參數(shù)
根據(jù)待測元素特性調(diào)整波長范圍等參數(shù)。
四、校準(zhǔn)儀器
使用標(biāo)準(zhǔn)樣品
選擇已知元素含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品，放置于激發(fā)位置。
激發(fā)校準(zhǔn)
按順序激發(fā)標(biāo)準(zhǔn)樣品3次，儀器自動對比測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值，修正分析程序參數(shù)。
驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果
確保校準(zhǔn)后數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值偏差在允許范圍內(nèi)，否則需重新校準(zhǔn)。
五、激發(fā)測試
放置樣品
將待測樣品平穩(wěn)放置于火花臺，確保與電極接觸良好，測試面垂直于電極。
關(guān)閉防護(hù)門
防止火花飛濺傷人，確保測試環(huán)境穩(wěn)定。
啟動激發(fā)
在軟件中點(diǎn)擊“激發(fā)”按鈕，儀器通過火花放電激發(fā)樣品元素，采集光譜信號。
觀察激發(fā)過程
正常火花應(yīng)明亮、穩(wěn)定且集中在測試面；若火花微弱、閃爍或偏離，需停止激發(fā)并檢查樣品放置或電極狀況。
六、數(shù)據(jù)處理
自動分析
儀器自動處理光譜信號，計(jì)算元素含量，生成分析報(bào)告。
數(shù)據(jù)審查
檢查數(shù)據(jù)是否有異常值（明顯偏離正常范圍），分析原因（如樣品不均勻、激發(fā)不穩(wěn)定或儀器誤差）。
存儲與備份
將符合要求的數(shù)據(jù)存儲為Excel表格或?qū)I(yè)光譜數(shù)據(jù)文件格式，便于后續(xù)查閱。
七、關(guān)機(jī)與維護(hù)
關(guān)機(jī)順序
關(guān)閉激發(fā)槍電源，依次關(guān)閉光譜儀主機(jī)、附屬設(shè)備（如冷卻系統(tǒng)、氬氣供應(yīng)系統(tǒng)）、計(jì)算機(jī)電源。
儀器清潔
用無水乙醇清潔激發(fā)槍電極，用軟毛刷清理進(jìn)樣口雜物。
覆蓋防塵罩
防止灰塵進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)，延長儀器壽命。
定期維護(hù)
清理火花臺黑色沉積物，防止電極與火花臺短路。
檢查電極放電間隙和真空度，確保測量精度。
每周檢查油位、冷卻水水位，每半年狹縫定位與掃描一次。
