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直读光谱仪的光室技术采用抽真空方式与充氩方式哪个好

  • 钢铁侠007
    2017/12/27
  • 私聊

直读光谱

  • 经常看到有朋友问,火花直读光谱仪采用才真空技术与充氩气技术到底哪个好一些。周末闲着无事,做个简单说明。以下代表我个人观点。


    直读光谱仪在分析某些种类的金属时(如铸铁、不锈钢、低合金钢、哈氏合金、蒙乃尔合金等), C、P、S、As、N中的大部分元素都需要检测。这些元素最佳光谱线均在真空紫外波段,而空气中的氧气、氮气、水蒸气等会对紫外区谱线产生强烈的吸收,使光谱仪能够测量到的紫外光谱强度急剧减弱,进而影响被测元素的准确性及稳定性。所以必须将光室中的空气除去,才能实现较为稳定的紫外区元素检测结果。
    目前主要有两种方式可以实现真空紫外波段元素的测量:1. 光室抽真空方式;2. 光室充氩气方式。单纯从紫外光传输看,两种方式都能很好的实现C、P、S、As、N等元素的测量,但是这两种技术从本质上代表了不同光谱仪厂家的技术路线,下面从两种技术本身详细地为大家讲解一下。
    第一种,抽真空方式。这种方式是利用真空泵把光室中的空气抽出,使光室内部形成真空的状态,从而可以实现C、P、S、As、N的测量。抽真空方式的光学系统由光室、真空泵、电磁阀、光学器件、电器部分组成,此类光谱仪的光室一般都比较大,国际上比较有代表性的生产厂家有瑞士ARL、德国OBLF,代表型号有ARL 4460、OBLF QSN750,这两个产品也代表着光谱仪较为高端的性能。抽真空光谱仪的设计及制作工艺有很高的要求,这两个品牌的设计及生产工艺经过多年验证,已达到十分可靠的水平。
    抽真空光谱仪对仪器的设计及制作工艺有很高的要求,而市场上大多的抽真空产品因技术积累及成本控制原因很难能够达到这种工艺水平,目前市场上常见的真空光谱仪大多存在以下几种问题: 由于光室的抗压强度不够而使光室发生形变,进而导致数据稳定性不好;低成本采购的电磁阀故障率高,会导致油气倒吸进入光室,轻一点的会产生几万甚至十几万的维修成本,严重的则会导致光学系统报废;低成本采购的真空泵,故障率较高,需要频繁的维护,从而给使用公司造成较大的设备维护成本及人工成本。
    第二种,充氩气方式。这种方式是用惰性气体(一般为氩气)充入光室,将光室中的空气排出,从而达到紫外区C、P、S、As、N等元素的最佳分析状态。充氩方式的光学系统由光室、气路系统、光学器件、电器部分组成。没有机械泵,没有像真空条件一样的气密性要求,且光室与外界压差基本可以忽略不计所以对光室的抗压强度要求也没有那么高。因此仪器可以做小,大大方便了仪器的安装及移动;同时也避免了真空系统带来的故障率,大大降低了用户的维护成本;另外一般充氩方式的光谱仪采用的检测器都为CCD或CID,不仅可以实现全元素(全谱)检测而且也十分易于扩展。
    充氩气方式国际国内比较有代表的厂家是德国spectro、中国聚光盈安,英国ARUN,代表型号有spectro MAXX、英国阿朗ARTUS,聚光盈安M5000。MAXX、M5000这两个型号在国内都有较大的用户群体,MAXX国内近万家,M5000国内有近3000家,阿朗是光谱仪老品牌,但英国阿朗ARTUS这个型号16年刚刚上市,用户群体不太多。Spectro,聚光盈安(FPI)这两个品牌也是现在国内市场上销量第一,第二的品牌,有着不错的用户口碑。服务上的对比不多说,国外跟国内的服务大家都懂的。阿朗作为后起品牌,希望可以在服务的及时、专业、收费上别带进口爷一样的通病。哦对了,这三个型号也是双光室设计,紫外C、P、S、As、N等元素用单独一个光学系检测,常规元素(Fe、Cr、Ni、Mo、V、Ti、Cu、Al等元素)使用另外一个光学系统检测,检测效果要比一个光室涵盖所有紫外及可见元素的效果好不少。但是充氩的技术在CCD光谱仪中属于技术难度较大的一种,气路设计、流体测试等技术沉淀不够的厂家很难实现此种方式,多数小厂家一般用的都是CCD+抽真空的方式。没办法,技术难实现,成本高很多,国际国内的小品牌要走的路还很长。
    汇总一下,抽真空及充氩的技术路线,各有优劣,如果让我选择,我比较喜欢充氩的产品。斯派克、聚光盈安是比较用心做设备的厂家,能够感觉到他们对分析仪器行业的敬畏之心,这里要给个赞。
    以上为我个人建议,欢迎大家一起讨论拍砖。
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  • 沧海青城

    第1楼2017/12/28

    应助达人

    由于氩气纯度的不可控及净化设备因素,个人感觉稳定性还是抽真空好,楼主所说的光室变形问题,其实主要还是材料的选择问题,现在铝合金和不锈钢的技术在国内也是提升了不少档次,解决这个问题不难

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  • Insm_5fcebe37

    第2楼2017/12/28

    我单位用的充氩方式,稳定性很好,数据也很准,抽真空的之前也对比过,有噪音,费电,还得上油,作为一个女生很反感。

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  • hsz123456

    第4楼2017/12/28

    氩气消耗量与抽真空产生的电费那种更经济?

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  • 西安佰科达

    第5楼2017/12/29

    在这里我不想说聚光如何好。从使用成本上来说,充氩方式比抽真空方式更省一些。这两天刚给客户安装了一套光谱,客户说他买5个9的氩气成本是4个9的氩气成本的几倍,有些小地方的氩气纯度不能保证,我给配了中科普瑞的4c。我回来了,让安装工程师找客户验收,我人还没下车,验收报告就回来了。同样还是宁夏一个小企业,用了某个国产大品牌的光谱,用了两年,给我说,能不能帮他弄个便宜的真空泵,现在用的真空泵要换,太贵了,换不起。同样去过一些进口抽真空的光谱仪使用单位,普遍反映说,10几个平米的房子,用个真空泵,那噪音人受不了。
    从品牌上说,使用抽真空的主要有OB、ARL、岛津等一些主要使用PMT大光室的进口光谱仪,还有牛津和大部分的国产光谱仪。而斯派克。布鲁克。贝莱克、聚光都在用充氩气。ARL的1160也是充氩,贝莱克的机子既可以抽真空也可以充氩气。下一周,又要给一个买了ARL1160的客户配一个铁塔的稳压和中科的氩气净化。
    从使用上来讲,抽真空的仪器需要的预热时间长,所以真空泵要24小时运转,更容易损坏。而使用充氩的,如果一段时间不检测的话,可以把氩气关掉,再用的话打开,5分钟又可以检测了。

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  • 沧海青城

    第6楼2017/12/29

    应助达人

    只要不漏气,真空泵完全可以实现间歇启动啊,8小时启动10分钟不多吧,而且现在泵的声音完全可以做到消声状态的

    西安佰科达(v2850699) 发表:在这里我不想说聚光如何好。从使用成本上来说,充氩方式比抽真空方式更省一些。这两天刚给客户安装了一套光谱,客户说他买5个9的氩气成本是4个9的氩气成本的几倍,有些小地方的氩气纯度不能保证,我给配了中科普瑞的4c。我回来了,让安装工程师找客户验收,我人还没下车,验收报告就回来了。同样还是宁夏一个小企业,用了某个国产大品牌的光谱,用了两年,给我说,能不能帮他弄个便宜的真空泵,现在用的真空泵要换,太贵了,换不起。同样去过一些进口抽真空的光谱仪使用单位,普遍反映说,10几个平米的房子,用个真空泵,那噪音人受不了。
    从品牌上说,使用抽真空的主要有OB、ARL、岛津等一些主要使用PMT大光室的进口光谱仪,还有牛津和大部分的国产光谱仪。而斯派克。布鲁克。贝莱克、聚光都在用充氩气。ARL的1160也是充氩,贝莱克的机子既可以抽真空也可以充氩气。下一周,又要给一个买了ARL1160的客户配一个铁塔的稳压和中科的氩气净化。
    从使用上来讲,抽真空的仪器需要的预热时间长,所以真空泵要24小时运转,更容易损坏。而使用充氩的,如果一段时间不检测的话,可以把氩气关掉,再用的话打开,5分钟又可以检测了。

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  • wccd

    第7楼2017/12/31

    应助达人

    抽真空或充氩都能正常使用,对光室来说一个正压,一个负压,都是严格要求不泄漏,从技术要求来说真空负压安全系数要高于充氩正压,

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  • Insp_76c7e951

    第8楼2018/01/03

    现在高纯度氩气还是非常容易能做到的,而且还有过滤器。抽真空的光谱仪其实也存在空气进入,污染真空环境的问题。比如:

    1. 抽真空,一般厂家现场安装时,很有可能要打开光室进行调试,导致空气和杂质进入光室;
    2. 一般厂家的透镜都是和光室相连,清理透镜时也极易使空气和杂质进入光室;
    3. 抽真空的光室内外压力差巨大,空气和杂质会从各个缝隙挤进光室。为什么抽真空的仪器,泵要不停的抽呢?就是因为不断有空气进去,空气的纯度肯定不如氩气,很多杂质也都带进去了。现在光谱仪配的氩气一般都是99.99%,99.999%的,杂质也只有氧气,是可控的,但是空气里面有些什么杂质就不可控了。

    只是发表个人见解,欢迎交流提升

    沧海青城(lgt228) 发表:由于氩气纯度的不可控及净化设备因素,个人感觉稳定性还是抽真空好,楼主所说的光室变形问题,其实主要还是材料的选择问题,现在铝合金和不锈钢的技术在国内也是提升了不少档次,解决这个问题不难

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  • 沧海青城

    第9楼2018/01/03

    应助达人

    说的也是实情,但抽真空就是为了排出空气啊,真空泵也不是一直不停抽,现在做的好的话8小时抽10分钟是完全有保证的,至于清理透镜,这个也是有自锁保护的,即在清理透镜前,先让透镜与光室断开。

    Insp_76c7e951(Insp_76c7e951) 发表:现在高纯度氩气还是非常容易能做到的,而且还有过滤器。抽真空的光谱仪其实也存在空气进入,污染真空环境的问题。比如:

    1. 抽真空,一般厂家现场安装时,很有可能要打开光室进行调试,导致空气和杂质进入光室;
    2. 一般厂家的透镜都是和光室相连,清理透镜时也极易使空气和杂质进入光室;
    3. 抽真空的光室内外压力差巨大,空气和杂质会从各个缝隙挤进光室。为什么抽真空的仪器,泵要不停的抽呢?就是因为不断有空气进去,空气的纯度肯定不如氩气,很多杂质也都带进去了。现在光谱仪配的氩气一般都是99.99%,99.999%的,杂质也只有氧气,是可控的,但是空气里面有些什么杂质就不可控了。

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  • bupabupala

    第10楼2018/01/03

    搞错了,老铁! 真空是负压,所有密封部件要承受1个大气压的压力,这是很大的值,部件容易坏,密封仍然会有泄漏,甚至铸造的光室都可以渗漏进去空气,因为负压力太大,这一点用氦检仪可以测试到。而充氩经过减压阀,气压低,并且光室与激发台是通的,不会建立起来高的压差,不存在安全问题,另外由于压差非常小,密封要容易的多。

    wccd(wccd) 发表:抽真空或充氩都能正常使用,对光室来说一个正压,一个负压,都是严格要求不泄漏,从技术要求来说真空负压安全系数要高于充氩正压,

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  • m3265443

    第11楼2018/03/29

    两种方式做好了都没什么问题。问题出在技术不全面的厂家做的产品都会有很大的隐患。真空的小厂家真空度保证不好,抽气的过程中会有空气进入光室,直接导致光学系统的污染,光学系统的形变也是稳定性不好的较大隐患。长期使用光强下降稳定性降低是显而易见的。氩气的纯度一般是在五个九,并且进入光室前一般都有净化装置。要比一个大气压的真空还要纯净一些。整体来说我还是认为充氩的更喜欢一些。确实双光室的设计我认为真的是良心设计,技术实现难,成本也比单光室高太多。特殊需求另行讨论,还是要从我们具体要求上说。文章比较客观,我点赞。

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