04梁世庆光谱分析技术的发展趋势及金属材料分析领域的应用要求教程.ppt

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1、光谱分析技术的进展趋势及金属材料分析领域的应用要求内容概览内容概览第一局部：第一局部：光谱分析技术的进展趋势光谱分析技术的进展趋势1.光谱器进展历史光谱器进展历史2.国内外进呈现状国内外进呈现状3.将来进展趋势将来进展趋势其次局部：金属材料分析领域的应用要求其次局部：金属材料分析领域的应用要求1.金属材料进展金属材料进展2.金属材料进展对光谱仪的要求金属材料进展对光谱仪的要求3.用户对光谱仪的要求用户对光谱仪的要求光谱分析技术的进展趋势光谱分析技术的进展趋势第一局部第一局部光谱器进展历史光谱器进展历史光谱起源于光谱起源于17世纪，世纪，1666年物理学家年物理学家牛顿第一次进展了光的色散试验。

2、牛顿第一次进展了光的色散试验。光光1814年德国光学仪器专家夫琅和费争论太阳光谱年德国光学仪器专家夫琅和费争论太阳光谱中的黑斑的相对位置时把那些主要黑线绘出光谱中的黑斑的相对位置时把那些主要黑线绘出光谱图。图。谱谱1859年基尔霍夫和本生为了争论金属的光谱制造世界上第一台有用的光谱仪器，从而奠定年基尔霍夫和本生为了争论金属的光谱制造世界上第一台有用的光谱仪器，从而奠定了一种新的化学分析方法了一种新的化学分析方法光谱分析法的根底，他们被公认为光谱分析法的创始人。光谱分析法的根底，他们被公认为光谱分析法的创始人。仪器仪器化学史上特殊地位：化学史上特殊地位：觉察自然元素中觉察自然元素中1/7光谱器进

3、展历史光谱器进展历史之后的之后的60多年中，罗兰制造了凹面光栅，多年中，罗兰制造了凹面光栅，波耳的理论在光谱分析中起了作用，其对光谱的波耳的理论在光谱分析中起了作用，其对光谱的激发过程、光谱线强度等提出比较满足的解释。激发过程、光谱线强度等提出比较满足的解释。1928年以后，光谱仪器激发光源的稳定性得到改进，本身性能大幅提高，光谱分析成了工年以后，光谱仪器激发光源的稳定性得到改进，本身性能大幅提高，光谱分析成了工业领域一种普遍的分析方法。业领域一种普遍的分析方法。国内光谱器进展历史国内光谱器进展历史1958年开头试制光谱仪器，生产了我国第一台石英摄谱仪。年开头试制光谱仪器，生产了我国第一台石英

4、摄谱仪。王大珩院士王大珩院士19711972年由北京其次光学仪器厂争论成功国内第一台年由北京其次光学仪器厂争论成功国内第一台WZG200平面光栅光量计，完平面光栅光量计，完毕了我国不能生产光电直读光谱仪的历史。毕了我国不能生产光电直读光谱仪的历史。研制比领先国家晚近研制比领先国家晚近100年年国内光谱器应用历史国内光谱器应用历史八八十年月以后，改革开放加快了我国器的研制、应用的进展脚步。我国铸造行业开头引进十年月以后，改革开放加快了我国器的研制、应用的进展脚步。我国铸造行业开头引进光电直读光谱仪作为熔炼过程中化学成份把握的分析手段。光电直读光谱仪作为熔炼过程中化学成份把握的分析手段。国外先进品

5、牌当时状况：国外先进品牌当时状况：美国美国ThermoFisherScientific公司的公司的ARL2460德国德国SPECTRO公司公司1982年开头推出年开头推出SPECTROLAB系列花火直读光谱仪系列花火直读光谱仪德国德国OBLF公司公司1992年推出年推出RS1000系列火花直读光谱仪系列火花直读光谱仪应用比领先国家晚近应用比领先国家晚近50年年国内外仪器水平差距正在缩小国内外仪器水平差距正在缩小2023年之后，国外开头消逝年之后，国外开头消逝CCD全谱器全谱器2023年国内开头有厂家试产基于年国内开头有厂家试产基于CCD的全谱器的全谱器2023年，经过年，经过5年的不断改进，国

6、内年的不断改进，国内CCD全谱器已经到达国际先进水平全谱器已经到达国际先进水平比领先国家晚近比领先国家晚近8年年2.光谱器国内外进呈现状光谱器国内外进呈现状通道式与全谱式并存通道式与全谱式并存CCD入射狭缝入射狭缝凹面光栅凹面光栅罗兰圆罗兰圆光源光源P SCNiSi MnCrFeMgMoMnCrVCuCoAlCeWNiTi200300400波长波长通道式光谱仪测量谱线通道式光谱仪测量谱线-蓝色，全谱式光谱仪测量谱线蓝色，全谱式光谱仪测量谱线-红色红色分析块状金属样品主流光源分析块状金属样品主流光源一般火焰一般火焰本生灯本生灯电弧电弧/火花光源火花光源ICP样品样品电电极极激发光源的进展激发光源

7、的进展当今主流激发光源的力气比照当今主流激发光源的力气比照以以M5000可编程脉冲合成数字光源为例可编程脉冲合成数字光源为例t1t5tn4530280每个电源的输出脉冲可以单独每个电源的输出脉冲可以单独把握，再经过合成得到最终的把握，再经过合成得到最终的激发波形激发波形t激发频率高达激发频率高达1000Hz通过脉冲合成可实现任意激发波形，获得最正确激发效果通过脉冲合成可实现任意激发波形，获得最正确激发效果承受开关电源把握技术，光源稳定性好承受开关电源把握技术，光源稳定性好针对不同元素产生最正确激发波形针对不同元素产生最正确激发波形火花性放电电流火花性放电电流混合放电电流混合放电电流电弧性放电电

8、流电弧性放电电流适合分析激发电适合分析激发电位高的元素位高的元素适合分析常适合分析常规元素规元素适合分析蒸发温度适合分析蒸发温度高及痕量元素高及痕量元素脉冲合成脉冲合成全数字光源全数字光源性能水平性能水平性能水平：性能水平：JJG768-2023放射光谱仪国家计量检定规程中的性能要求放射光谱仪国家计量检定规程中的性能要求市场主流仪器市场主流仪器市场主流产品：市场主流产品：ARL4460SPECTROLAB10SPECTROMAXXM5000Q4Q2FMCDF-100应用领域：应用领域：铸造、机加工、有色金属、等各种金属材料分析、检验领域。铸造、机加工、有色金属、等各种金属材料分析、检验领域。P

9、MTPMT+CCDCCDCCDCCDCCDCCDPMTCCD全谱读全谱读光谱仪光谱仪主流主流3.光谱器进展趋势光谱器进展趋势全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪CCD传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；趋势一旦形成，不会轻易转变！趋势一旦形成，不会轻易转变！仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；3.光谱器进展趋势光谱器进展趋势全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪全谱台式光谱仪必将取代大

10、型通道式光谱仪CCD传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；CCD传感器的进展趋势传感器的进展趋势CCD传感器的进展趋势传感器的进展趋势3.光谱器进展趋势光谱器进展趋势全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪CCD传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其

11、引领的市场趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；分析谱线少分析谱线少受受PMT体积和安装空间的限制，通道式光谱仪测量体积和安装空间的限制，通道式光谱仪测量的谱线只有的谱线只有二十条左右二十条左右分析元素少分析元素少由于通道光谱仪分析的谱线少，因此，分析元素也较少，一由于通道光谱仪分析的谱线少，因此，分析元素也较少，一般只能同时分析般只能同时分析十几个十几个元素元素扩展性差扩展性差通道光谱仪出厂后，能够分析的元素和基体种类就已经确通道光谱仪出厂后，能够分析的元素和基体种类就已经确定，无法增加新的分析元素或基体定，无法增加新的分析元素或基体谱线信息

12、少谱线信息少通道式光谱仪只能测量出缝宽度内的谱线强度，通道式光谱仪只能测量出缝宽度内的谱线强度，谱线信息不全面，无法准确校正共存元素及背谱线信息不全面，无法准确校正共存元素及背景光的干扰，分析精度差景光的干扰，分析精度差通道式直读光谱仪存在的缺乏通道式直读光谱仪存在的缺乏全谱测量的优势全谱测量的优势提供更多提供更多CCD全全谱分析元素多？分析元素多？分析范分析范围大？大？需求有需求有变化？化？高、低含量都有最好的分高、低含量都有最好的分析力气析力气不同基体不同基体选择最适宜的分最适宜的分析析谱线不用再担忧！不用再担忧！还可以做到还可以做到通道通道价格价格全谱测量的优势全谱测量的优势CCD全全谱

13、看得清看得清仪器的漂移器的漂移看得清光看得清光谱背景背景看得清看得清谱线干干扰谱线智能漂移校正智能漂移校正离峰背景扣除离峰背景扣除背景背景干扰谱线干扰谱线多峰多峰拟合扣干合扣干扰背景线背景线3.光谱器进展趋势光谱器进展趋势全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪全谱台式光谱仪必将取代大型通道式光谱仪CCD传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；传感器的进展趋势已形成，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；全谱式光谱器的优越性以及其引领的市场趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势，不行阻挡；仪器小型化、智能化的趋势仪器小型化、智能化的趋势金属

14、材料分析领域的应用要求金属材料分析领域的应用要求其次局部其次局部材料的进展史材料的进展史100W1W3K1K旧石器时代新石器时代青铜时代铁器时代1850s钢铁时代21世纪复合材料时代金属材料是人类历史的见证者，在材料工业中占据主导地位金属材料应用特点金属材料应用特点各种各样的应用需求衍生出种类繁多的金属材料高要求：行业的不断进展对材料要求越来越高多样性：应用场合多，需求类别简洁应用要求不断提高促进了新型材料的开发与应用汽车材料的多样性需求汽车材料的多样性需求汽车上的零部件承受了4000余种不同的材料加工制造发动机有100多种变速箱有35种以上汽车典型零件选材汽车典型零件选材汽车进展对材料的要求

15、汽车进展对材料的要求节能减排汽车行业的可持续进展削减行进阻力：改进汽车构造提高燃油效率：改进发动机技术削减整车重量：承受轻质合金汽车每减重100公斤，可节省汽油0.7升/百公里AlMgTi铝合金在汽车中的应用铝合金在汽车中的应用汽车中铝合金的比重：汽车中铝合金的比重：2023年年4%进展至进展至10%铝合金在汽车中的应用铝合金在汽车中的应用镁合金在汽车领域的应用镁合金在汽车领域的应用镁合金的应用实例镁合金的应用实例金属材料的进展对光谱仪的要求金属材料的进展对光谱仪的要求多多种种材料的分析材料的分析新材料的分析新材料的分析谱线数数量多量多光源适光源适应性强性强分分析析需需求求解解决决方方案案对对光光谱谱仪仪的的要要求求用户光谱仪的要求用户光谱仪的要求更好的分析精度更好的分析精度更低的使用、维护本钱更低的使用、维护本钱更便利的操作更便利的操作您的需求您的需求？更广泛的适用性更广泛的适用性