便携式光谱仪预燃时间和曝光时间的选择
试样在充有气的火花室中激发,空气绝大部分被赶走,所以激发放电中选择性氧化的影响、氧化吸收紫外线的影响就比较小,但依然存在着复杂的物理化学过程,如蒸发、扩散的过程等。便携式光谱仪必须经过一定的时间后,才能达到稳定的放电,即各元素谱线的强度和相对强度更趋于稳定,此过程称为预燃阶段。但这个过程要比在空气中短些。并且对于不同的钢种,不同的元素的预燃曲线是不一的。
便携式光谱仪对于预燃时间的选择可以采用描迹法和积分法来确定。描迹法是做出各元素的预燃曲线,综合兼顾每个元素达到稳定的时间、确定共同的予燃时间。积分法是在不同的预燃时间下,反复激发试样,观察其各元素分析结果的再现性,从而选出适当的预燃时间。对于中低合金钢预燃时间可选4—6秒;高合金钢的预燃时间可选 5—8秒;易切削钢的预燃时间可为 10—30秒。但必须指出预燃时间的长短与光源性能有关,能量大的,预燃时间就会短些。曝光时间的确定,主要取决于激发样品中元素分析的再现性好坏。曝光过程是直读光谱仪光电流向积分电容中充电过程。积分的结果可认为是取光电流的平均值,所以积分时间不要过短。为了保证分析精度,使火花放电的总次数在2000--3000 次左右。使铁和分析元素的光强值和比值比较适中。在正常分析时,曝光时间一般采用3—5秒。但必须指出,便携式光谱仪曝光时间长短与光源的能量大小有关。
为什么CMOS直读光谱仪能够同时兼具全谱特性和**低检出限,主要源于以下几点:
(1)高灵敏度:科研级CMOS由于近**的高像元填充率而拥有用于高光谱成像系统的灵敏度优势,灵敏度好,应用于直读光谱仪,各常见金属分析检测元素元素检出限均可到0.01~10 ppm;
(2)光谱范围宽:CMOS光路结构使原来的一段连续光谱分成上下排列的两段光谱,有效的扩展面阵传感器接受光谱的范围,可以接收从深紫外区域到1000 nm的波长谱线,能够满足金属样品中各元素的分析;(3)高阻抗:CMOS在电路设计上集成度更高,将A/D转换器集成于芯片内部,直接数字信号输出,大大降低了外围电路的复杂度,降低了整个电路的功耗;CMOS的APS**效率比较高,由于采用了新的消噪技术,输出图形信号质量比以前有许多提高,读出噪声一般为14~100个电子。耗电小,背景小,噪音小,这些都大大提高了光谱仪分析低含量元素的重复性;
(4)数据传输速度快:从CMOS内部结构可以看出,直读光谱仪原理,CMOS的光电探测和输出放大器是在像素内部,因此它可以很灵活地将信号读出,而且CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息,所以CMOS数据传输速度比CCD电荷耦合器快很多。
(5)成本低:科研级CMOS也是面测量,可进行全谱扫描与分析,不需要像PMT那样一个通道必须配置一根管,成本较低; 科研级CMOS与光谱仪的结合,是与质量的结合,二者相得益彰,珠联璧合。、高性价比的CMOS直读光谱仪是时代进步的产物,是市场需求的产物,是直读光谱仪行业发展的必然趋势。