光电直读光谱仪在不锈钢检测过程中的应用分析

西宁特殊钢股份有限公司 青海省冶金产品研究与开发重点实验室 青海 西宁 810005

1 光电直读光谱仪的理论概述

1.1 光电直读光谱仪的工作原理

光谱仪是一种检测分析信息变化的仪器。在光与物质相互作用的过程中，物质内部之间的能级间发生电子跃迁，从而物质对光进行反应时一些信息发生变化，如在吸收光线时在波长和强度上发生改变。光谱仪是检测这种变化的重要分析方法，对于生产、技术和应用层面都有着举足轻重的地位。其工作原理是测定金属样本和电极之间由于产生放电与电弧等现象产生的辉线光谱，进而对样本检测金属中所含有的元素进行定量分析。分析方法是通过光源电源产生光通过聚光透镜进入导向凹面衍射光栅，读取其凹面分光需要的光谱线即可，光电倍增管将其转化为电流。

1.2 光电直读光谱仪的相关应用

目前，光电直读光谱仪应用在很多领域，如航天工程，钢铁行业，质量检测，电池制造和机械冶金等。它可以对黑色金属和有色金属的元素成分进行分析，既可以用于出厂检定，也可以保障实验室实验检测顺利进行[1]。

2 光电直读光谱仪在不锈钢检测过程中的误差分析

钢铁是一种黑色金属，当检测出含碳量大于 2.14%时通常称作铁，含碳量比这个数值低时叫作钢。其中，由于元素的含量不相同，又将刚分成了五种不同的名称。光电直读光谱仪作为分析钢铁不可或缺的器材，与光电技术和其他相关技术相结合，从而对钢铁中的元素进行分析。但是，检测的数据结果即使在完全相同的条件下进行也是无法完全一致的，误差的来源需要进一步的分析和探讨。

2.1 系统误差

从系统误差是在多次试验进行后由于某些因素形成一定规律性的误差，它的数值和符号在一次实验中是不变的。此时，利用光电直读光谱仪检测不锈钢时只有改变条件才能发现并缩减系统误差。在分析过程中，首先，不锈钢金属合金元素标准样本经过一系列的热处理后性质结构的变化可能会引入系统误差。其次，谱线强度和传感器工作条件的改变会对技法和参数产生影响从而产生系统误差。

最后，读数偏差和仪器处理不当也是产生系统误差的原因。

2.2 偶尔误差

偶尔误差的出现是在多次分析过程中随机的不确定因素而导致的，如样本结构不均匀，室温上升或者下降，光源不稳定或电压的波动等。偶尔误差的大小和符号是不确定的，但是如果对不锈钢材料检测进行多次重复，可以发现正误差和负误差基本上出现的概率是相同的。缩小偶尔误差的难度要小于系统误差，需要在检测过程中找到误差产生的原因进行改善。

2.3 过失误差

一方面，过失误差可能是操作者的差错导致的误差，比如光电直读光谱仪的工作人员不够细心，在操作时没有规范操作或者本身技术能力不过关导致检测结果出现误差。另一方面，标本和仪器的维护和清理不到位，例如在不锈钢检测过程中需要对表面清洁然后送检，这一步骤如果没有认真对待同样会造成过失误差。最后，环境因素也会对实验数据产生影响，这些因素都是可以人的合理操作下进行完善的[2]。

3 完善光电直读光谱仪在不锈钢检测应用的有效途径

3.1 以相关标准为基础正确取样

在光电直读光谱仪检测不锈钢样品的应用过程中，样本的质量至关重要，取样方法需要十分精细。为了提升检验精度，首先，在炉前分析时需要快速红切炉内样本，遇到样本中有裂纹和杂质时要选择其他新的样本。其次，为保证准确的分析结果，将含碳量不高的红料放入流水中快速冷却以形成马氏体和奥氏体，将含碳量较高的不锈钢采取暖冷方法以减少裂缝出现的可能。最后，对不锈钢样本充分白口化，在取样过程中按照标准操作，并且对不同的材料选取不同的研磨工具用于减少由于样本表面氧化层进入的误差。

3.2 提升操作人员检测水平

操作人员的能力水平和工作素质在不锈钢检测应用中十分重要。在实验前，应当加强对检测人员的心理和能力培训工作，做到技术熟练，水平程度高，并且热爱自己的工作，愿意克服困难，有敬业精神。在实验时，尽量避免由于操作不当而带来的误差，树立安全和质量第一的意识，对用光电直读光谱仪在不锈钢检测的操作中注意每一处细节。在实验后，把过程和结果进行标准化分析，多观察，多思考以降低分析误差。

3.3 定期维护检测设备

在实际操作过程中，光电直读光谱仪的正确安装和调试，以及清洁性也十分重要。如果仪器透镜上有灰尘，仪器的检测准确率也会下降。因此，工作人员对实验环境需要长期并且细致的维护，做到分光计的精度高，光电直读光谱仪分析透镜无杂质无灰尘并且准确率有保障。

3.4 及时监测不锈钢样品和操作环境

为保证光电直读光谱仪可以高效发挥作用，在检测不锈钢样本之前应确保样品中元素分布及其组织结构需要分布均匀，保证钢冶炼过程和样本加工中无杂物，对样本研磨温度和放置时间进行把控，选择恰当的研磨方法。此外，需要保证电源电压，倍增管的高压电源稳压以及放大器的稳定性，维护光电直读光谱仪的工作环境以控制误差。

4 结束语

本文围绕光电直读光谱仪在不锈钢检测过程中的应用展开了深入的探究，从光电直读光谱仪的概念与特性出发，提出了完善光电直读光谱仪在不锈钢检测应用的有效途径。在日后不锈钢检测的研究工作中，还需要对其其他减少误差进行更深层次的分析研究，为更高精度及准确率的检测材料做准备。