浅谈湿度对直读光谱仪的影响
一、前言
总所周知，绝大部分大型电子精密仪器都要求在空气干燥、温湿度适宜、无尘无染、无振动干扰及无电磁干扰的工作环境下摆放和操作，湿度的参数要求是必不可少的技术条件之一。在直读光谱仪的安装注意事项及操作条件规定中，同样也要求仪器的工作环境最佳（相对）湿度应为50（±10）%左右，如果湿度过高（即过于潮湿）就会对直读光谱仪产生不良影响，严重时会造成危害，导致仪器无法正常工作。
据相关数据统计，有关受湿度的影响造成质量欠佳的工业制造产品已占25%以上。尤其是电子产品行业，因湿度因素造成的危害，已经成为严重影响产品质量的主要因数之一。因此在采购、安装、使用、维护、保养、维修直读光谱仪时，绝不可忽视环境湿度这个重要的技术参数。以下是根据个人经验总结了几条关于湿度对直读光谱仪的影响及减小湿度的措施，供大家探讨，纯属个人意见，仅供参考，望大家批评指正和补充。
（什么是湿度？）
二、湿度的概念
湿度—— 简单的讲就是空气的干湿程度，或表示空气中含有的水蒸气（水汽）多少的物理量。也是表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水蒸汽越少，则空气湿度越小，水蒸汽越多，则空气的湿度越大。不含水蒸气的空气被称为干空气。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示空气的干湿程度。
（1）绝对湿度（水蒸气密度）：在标准状态下，每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，也即单位体积的空气中含有的水蒸气的质量叫作绝对湿度。单位为g/m3，绝对湿度用符号a表示。
（2）相对湿度：空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压之比，用百分数表示。也即某温度时空气的绝对湿度和同温度下饱和气压的百分比叫作相对湿度。相对湿度用符号r(或rh)表示。
三、湿度对整机性能的影响
直读光谱仪作为机械、电子、光学、真空、电子等综合一体的大型精密仪器产品，其结构繁琐，技术要求高，电子线路复杂，生产厂及用户都要求直读光谱仪整机必须在干燥条件下操作和放置。
直读光谱仪在生产制造、机械加工、部件组装、安装调试、包装运输，仓库储存过程中，如果在高湿度环境下时间过长，会影响直读光谱产品整机的性能，严重的将导致故障发生，从而影响制造商的供货周期及安装调试，给售后服务带来不必要的销售成本。
四、湿度对机械部件及金属材料的影响
“生锈”这个概念大家都是知道的，钢铁制品在潮湿的环境中被空气水分中的氧元素侵蚀成为氧化物，产生的“锈蚀”或“腐蚀”现象。
直读光谱仪的主体结构是有由金属构成的，其材料以钢铁为主，电气线路及电子元件也含有大量导电金属及导磁金属，这些金属在湿度过高的环境中会发生金属腐蚀和锈蚀，当相对湿度达到一定数值后，金属的腐蚀会迅速加快，钢铁金属因腐蚀（如锈蚀）而发生的性状改变，铜铝硅金属因腐蚀致使失去本身应有的性能。
例如直读光谱的主体机箱、固定机座、光学室框架、入射狭缝、出射狭缝、罗兰元机架、检测器固定架、火花台部件、真空泵、电源变压器硅钢片、电磁阀外壳及舌芯、功率电子元件及散热器、电子线路导线等都含有大量的金属，这些金属如果受到湿度的腐蚀影响，将严重降低仪器的技术性能和使用寿命。我们在检查一些使用年限较长的直读光谱仪时，几乎都发现多多少少的存在这样那样的金属腐蚀现象，尤其是在我国南方闷热潮湿的环境中更为明显。因此说湿度对机械金属部件的腐蚀影响是不可忽视的。
（Jarell-Ash直读光谱仪火花台,已发生锈蚀现象）
五、湿度对电气线路及电子元器件的影响
仪器工作正常的首要条件就是要保障电气系统及电子线路必须工作正常，如果仪器的工作环境湿度过大，必然会影响到电气系统及电子线路的绝缘强度。空气中的水蒸汽附着在电子元件的绝缘材料表面，使电气系统的绝缘电阻降低，仪器的泄漏电流大大增加，造成绝缘击穿，产生电气故障。尤其是高压电源部件，如果绝缘强度降低，极易发生电路板高压爬电，严重时将烧毁高压电源电路使之报废。
直读光谱仪的电气系统及电子线路是相当复杂的，电气部件及电子元件也是很繁琐的，湿度对这些部件及元件的影响，将会导致电路板接插件接触不良，电子元件参数下降，电气线路性能不稳，检测分析数据漂移等。例如直读光谱仪的变压器线圈、电磁阀线圈、连接排线、接插件、继电器触点、电路板金手指、光电倍增管管座、辅助高压放电隙、高压绝缘引线、负高压衰减板、负高压电源、集成电路IC及CPU等，如果受潮或氧化将导致漏电或接触不良发生故障。
（ARL3460直读光谱仪辅助放电隙内部受潮腐蚀现象）
六、湿度对光学部件及其他部件的影响
直读光谱仪的光学系统含有透镜、光栅、反射镜、光电倍增管检测器、CCD检测器等光学器件，这些光学器件最怕的就是霉菌的影响，而湿度又是影响霉菌生长的重要因素。另外直读光谱仪的其他部件，如冷却循环水过滤器、散热风扇纤维过滤网、氩气排气管道、火花台冷却水管道、电路板固定塑料件、电气排线绝缘塑料外层以及其他辅助有机纤维、皮革、胶木部件等也都是易受潮容易滋生霉菌的材料。
当空气温度为25－30度，相对湿度为75℅-95℅时，是霉菌繁殖的良好气候条件。如果空气潮湿且不对流，将迅速加快霉菌的生长。这些霉菌如果不及时处理，霉菌在代谢的过程中，随着霉菌的增加，往往会分泌出酸性物质。这些酸性物质产生一层霉斑（晦暗膜），附着在光学部件及其他部件表面，严重时应影响光学部件的光学性能，如透光率、反射率及折射等。同样霉斑附着在导电金属和电接触材料表面将导致接触电阻增大，如印刷电路板金手指，如果长期处在这样环境中会腐蚀电路，霉斑还会造成高压电路板爬电现象，由此而降低仪器精度或造成仪器故障，甚至烧毁仪器。
（高压爬电现象）
七、湿度对真空系统的影响
空气的组成是以氮和氧为主，还有很多其他气体，在这些气体中水蒸汽就是其中之一，而湿度通常又是指空气中所含水蒸气质量的多少。因此说湿度与真空是紧密相连的，有两个因素决定着真空系统的真空度大小，一个是真空泵本身的极限抽空能力和抽速，另一个是整个真空系统的泄漏程度。当然温度也是影响真空度一个重要因素，由于任何物质由固态或液态转化为气态都需要能量，所以温度越高，水蒸气分子运动越活跃，真空系统就越容易将其抽出。由此说明湿度的大小也决定着真空度的高低，通常来讲湿度越大抽真空的难度就越大。
真空系统是直读光谱仪的重要系统，除了湿度影响仪器本身真空系统的真空度意外，还影响着真空系统的各个部件如真空泵，真空泵油，真空管道，真空密封件，真空连接件，真空传感器（皮拉尼检测规），真空电磁阀（阀门）等。如果工作在湿度较大的环境下，这些部件就有可能受潮使仪器光学室的密封性能会下降，甚至导致真空系统发生泄漏，真空度无法抽到仪器规定范围，也就使直读光谱仪无法进行正常的分析测试工作。
八、湿度对工作环境的影响
湿度不但对仪器有着危害作用，同时也对工作人员也有影响，甚至严重时会有危害作用。当湿度过大时，人就会感到不舒适，精神不佳，萎靡不振，心情烦躁，思维缓慢。此时就会影响操作员工作情绪，增大对仪器操作的失误，以及增加对分析数据判断的偏差。空气湿度过大时，助长了空气中一些细菌和病毒的繁殖和传播，如果长时间在湿度较大的环境下工作，还有可能患呼吸类及风湿类疾病。
直读光谱仪的安装选址也是很重要的，操作室应尽量选在空气干燥，通风良好，坐北朝南的楼房里，尽量不要选底层，因为底层地板容易反潮，不利于仪器工作。如果仪器操作实验室工作在低洼潮湿的楼层里，及其糟糕的工作环境将会增加仪器的故障率，大大缩短仪器的使用寿命。
九、减小湿度对仪器影响的措施。
1、除湿机（抽湿机）和空调是目前降低湿度应用最普遍的除湿设备，它们可以在很大程度上减小工作环境空气中的水分，也是解决电子线路、电子元件、机械部件、光学器件等受潮的最佳方法。除湿机和空调的露水必须及时处理掉，以避免“水漫金山”和“水淹龙王庙”的发生。
2、让直读光谱仪长期工作在待机状态下，利用电子元自身发热烘干潮湿空气，减小仪器内部的湿度，使电子线路具有良好的绝缘水平，电子元件工作在稳定的运行状态，减小电气参数的漂移现象。
3、光学室尽量保持在高真空状态，同时工作在恒温状态，确保光学室内部光学部件和机械部件不受潮，以避免分析光路的细微偏离。
4、样品放置最好用密闭干燥的专柜存放，标准样品存放在密封容器内，容器内可以使用干燥剂（如硅胶、吸潮剂等）进行防潮，杜绝霉菌的滋生。
5、增加房屋通风设备，加强室内通风，定期开启通风设备，以保持工作室内的空气循环流通，有利于空气湿度的调节，也可减少霉菌繁衍生存。
6、如遇雨季或冬季空气湿度偏大，可添置加热或烘烤设备，如用远红外线烤灯，对易受潮仪器部件进行针对性烘烤，有条件可在室内相关部位放置加热设备，尽量赶走室内潮气，有效降低空气中的水分，给仪器创造一个良好的工作环境。
7、操作人员养成良好的工作习惯，随时观查室内湿度状况，做好湿度检查工作，详细做好日常记录，严格执行实验室仪器操作的各项管理制度，预防仪器故障的发生，提高仪器的工作效率。
8、洗手池、饮水机、冷却水设备及废旧污水处理装置等，应尽力远离仪器主机，如有条件可调节至到隔壁或其他房间，严格将干湿区分开，以保证仪器在干燥的环境下工作。
9、做好直读光谱仪的维护保养工作，定期清理火花台、透镜、排气管，排水管、辅助电极放电隙、散热风扇及滤网、冷却水滤网等部件，对仪器吸灰尘容易污染的死角必须经常清理，清除多余的灰尘和异物，操作室要经常打扫保持清洁，空调、抽湿机要做到日常排水，房间定期换气通风，改善室内循环空气质量，使仪器有一个良好工作环境，这样可以大大提高仪器和操作员的工作效率。
（工作环境良好的ARL3460直读光谱仪）
十、结语
综上所述，湿度是影响直读光谱仪工作运行及分析操作的重要参数，也是影响检测数据和分析结果的重要因素，我们绝不可轻视湿度对仪器的影响所产生的危害作用。因此我们必须制定严格的管理规章制度，对有可能发生的问题要积极预防，对已发生的问题，要及时总结经验教训，且拟定出切实有效的改进措施。
随着科学技术的不断的进步，电子仪器行业随之快速的发展。电子仪器的生产、制造、运输、安装、使用及储存环境要求也越来越高，随着电子仪器的精密度提高，对仪器工作环境空气湿度的要求也是越来越高。那么，无论是生产企业还是终端用户都应该严格管理自己产品的各个环节，从原料进厂到生产运输，从安装调试到使用存放，都不要让仪器处在空气潮湿或湿度过大的环境中，以避免因湿度因素造成的不必要的经济损失，以及所浪费的人力、物力及时间。
应助达人
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