贵金属光栅发射光谱仪（透射光栅光谱仪）
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请教一下,关于光谱仪(spectrometer)测定金属化学成分的问题!
1)光谱仪的工作原理:spectrometer是火花直读光谱仪，原理是原子在火花的激发下跃迁到激发态（不稳定态），在回迁的过程中以发光的形式释放能量。不同的源自发出不同波长的光，根据光强计算含量。
2、标样测试是为了检查是否需要校正工作曲线。
3、是指对元素间干扰的校正
4)、标准化是指通过标样来校正工作曲线
光栅光谱仪的国内外研制状况是什么?
光谱仪基础知识介绍
光谱分析方法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面，都发挥着极大的作用。无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱，拉曼光谱，如何获得单波长辐射是不可缺少的手段。由于现代单色仪可具有很宽的光谱范围（UV- IR），高光谱分辨率（到0.001nm）,自动波长扫描，完整的电脑控制功能极易与其他周边设备融合为高性能自动测试系统，使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为光谱研究的首选。
当一束复合光线进入单色仪的入射狭缝，首先由光学准直镜汇聚成平行光，再通过衍射光栅色散为分开的波长（颜色）。利用每个波长离开光栅的角度不同，由聚焦反射镜再成像出射狭缝。通过电脑控制可精确地改变出射波长。
●光栅基础
光栅作为重要的分光器件，它的选择与性能直接影响整个系统性能。为更好协助各位使用者选择，在此做一简要介绍。
光栅分为刻划光栅、复制光栅、全息光栅等。刻划光栅是用钻石刻刀在涂薄金属表面机械刻划而成；复制光栅是用母光栅复制而成。典型刻划光栅和复制光栅的刻槽是三角形。全息光栅是由激光干涉条纹光刻而成。全息光栅通常包括正弦刻槽。刻划光栅具有衍射效率高的特点，全息光栅光谱范围广，杂散光低，且可作到高光谱分辨率。
◆如何选择光栅
选择光栅主要考虑如下因素：
1、闪耀波长，闪耀波长为光栅最大衍射效率点，因此选择光栅时应尽量选择闪耀波长在实验需要波长附近。如实验为可见光范围，可选择闪耀波长为500nm。
2、光栅刻线，光栅刻线多少直接关系到光谱分辨率，刻线多光谱分辨率高，刻线少光谱覆盖范围宽，两者要根据实验灵活选择。
3、光栅效率，光栅效率是衍射到给定级次的单色光与入射单色光的比值。光栅效率愈高，信号损失愈小。为提高此效率，除提高光栅制作工艺外，还采用特殊镀膜，提高反射效率。
◆光栅方程
反射式衍射光栅是在衬底上周期地刻划很多微细的刻槽，一系列平行刻槽的间隔与波长相当，光栅表面涂上一层高反射率金属膜。光栅沟槽表面反射的辐射相互作用产生衍射和干涉。对某波长，在大多数方向消失，只在一定的有限方向出现，这些方向确定了衍射级次。如图1所示，光栅刻槽垂直辐射入射平面，辐射与光栅法线入射角为α，衍射角为β，衍射级次为m，d为刻槽间距，在下述条件下得到干涉的极大值：Mλ=d（sinα+sinβ）
定义φ为入射光线与衍射光线夹角的一半，即φ=(α-β)/2；θ为相对于零级光谱位置的光栅角，即θ=(α+β)/2,得到更方便的光栅方程：
mλ=2dcosφsinθ
从该光栅方程可看出：
对一给定方向β，可以有几个波长与级次m相对应λ满足光栅方程。比如600nm的一级辐射和300nm的二级辐射、200nm的三级辐射有相同的衍射角，这就是为什么要加消二级光谱滤光片轮的意义。
衍射级次m可正可负。
对相同级次的多波长在不同的β分布开。
含多波长的辐射方向固定，旋转光栅，改变α，则在α+β不变的方向得到不同的波长。
●光栅单色仪重要参数：
◆分辨率
光栅单色仪的分辨率R是分开两条临近谱线能力的度量，根据罗兰判据为：
R=λ/Δλ
光栅光谱仪中有实际意义的定义是测量单个谱线的半高宽(FWHM)。实际上，分辨率依赖于光栅的分辨本领、系统的有效焦长、设定的狭缝宽度、系统的光学像差以及其它参数。
R∝ M·F/W
M-光栅线数 F-谱仪焦距 W-狭缝宽度。
◆色散
光栅光谱仪的色散决定其分开波长的能力。光谱仪的倒线色散可计算得到：沿单色仪的焦平面改变距离χ引起波长λ的变化，即：
Δλ/Δχ=dcosβ/mF
这里d、β、F分别是光栅刻槽的间距、衍射角和系统的有效焦距，m为衍射级次。由方程可见，倒线色散不是常数，它随波长变化。在所用波长范围内，变化可能超过2倍。根据国家标准，在本样本中，用1200l/mm光栅色散的中间值（典型的为435.8nm）时的倒线色散。
◆带宽
带宽是忽略光学像差、衍射、扫描方法、探测器像素宽度、狭缝高度和照明均匀性等，在给定波长，从光谱仪输出的波长宽度。它是倒线色散和狭缝宽度的乘积。例如，单色仪狭缝为0.2mm，光栅倒线色散为2.7nm/mm，则带宽为2.7×0.2=0.54nm。
◆波长精度、重复性和准确度
波长精度是光谱仪确定波长的刻度等级，单位为nm。通常，波长精度随波长变化。
波长重复性是光谱仪返回原波长的能力。这体现了波长驱动机械和整个仪器的稳定性。卓立汉光的光谱仪的波长驱动和机械稳定性极佳，其重复性超过了波长精度。
波长准确度是光谱仪设定波长与实际波长的差值。每台单色仪都要在很多波长检查波长准确度。
◆F/#
F/#定义为光谱仪准直凹面反射镜的直径与焦距的比值。光通过效率与F/#的平方成反比，F/#愈小，光通过率愈高。
铅试金富集-发射光谱法测定铂、钯和金
方法提要
试样用铅火试金富集铂族元素贵金属光栅发射光谱仪，加入1mg银贵金属光栅发射光谱仪，在950℃熔融得到含贵金属的铅扣。铅扣与熔渣分离后在900℃灰吹得含铂、钯和金的银合粒。把银合粒装入电极，以发射光谱法同时测定铂、钯和金的含量。本方法适用于岩石及地球化学试样中铂、钯和金的测定，但不适用于铬铁矿等矿石中铂、钯和金的测定。
测定范围w(B):Pt0.2×10-9～0.1×10-6;Pd0.1×10-9～0.1×10-6;Au0.1×10-9～0.1×10-6。
仪器
一米平面光栅摄谱仪。
测微光度计。
镁砂灰皿顶部内径约33mm，底部外径约38mm，高约25mm，深约15mm。
制法:水泥(标号425)、镁砂(160目)与水按质量比(20∶80∶10)搅和均匀，在灰皿机上压制成型，阴干3个月后备用。
石墨电极下电极为带颈杯形。规格:孔径1.2mm，孔深(带尖)1.5mm，壁厚0.5mm，高2.0mm，颈径1.6mm，颈长4mm。上电极为圆筒形，孔径1.9mm，孔深4.0mm，壁厚0.5mm，筒长6.0mm，孔中充填碳酸锶-石墨混合粉末，压紧刮平。
天津I型光谱相板。
试剂
碳酸钠、工业纯，粉状。
硼砂(Na2B4O7·5H2O)工业纯。粉状。
碱式碳酸铅2PbCO3·Pb(OH)2粉状称取1.2kg氧化铅(工业纯)，放入5000mL烧杯中，加3500mL自来水。在搅拌下加入600mL硝酸和100mL冰乙酸。搅拌25min。另取1g二苯基硫脲，溶于15mL热的冰乙酸中，趁热将此溶液倒入铅盐溶液中，继续搅拌2h。加入1g活性炭(粒度为0.075mm)，再搅拌1h。减压过滤。滤液盛于20L塑料桶中。不溶物弃去。
另取800g碳酸钠(工业纯)，用3000mL热自来水溶解，在搅拌下逐步把碳酸钠溶液加入铅盐溶液中，直至溶液的pH8。放置澄清后，清除去上层清液，再用15L自来水清除洗涤沉淀3次。把沉淀移到布氏漏斗中，减压过滤，并用自来水洗涤3次，取出产品，在150℃烘干，得1.35kg碱式碳酸铅，研碎后备用。
石英粉粒度为0.075mm。经过王水处理除去贵金属后烘干。
面粉。
乙酸。
硝酸银溶液(10mg/mL)称取0.50g银粉(优级纯。铂、钯和金的含量皆应小于0.1×10-6)置于烧杯中，加入10mL水和2mLHNO3，微热至银溶解后，用水稀释至50mL。
石墨粉光谱纯，0.075mm。
碳酸锶-石墨混合粉末称取1g碳酸锶(分析纯)和4g石墨粉，在玛瑙研钵中研磨均匀。
铂、钯和金标准系列合粒:每粒含有银1.0mg，铂、钯和金各0.001μg、0.003μg、0.010μg、0.030μg、0.100μg、0.300μg、1.00μg。
制备铂、钯、金标准粉末A:称取光谱纯铂粉、钯粉、金粉各10.00mg置于50mL瓷坩埚中。加入30g锑粉(优级纯)，搅匀，上面再盖12g锑粉(优级纯)。盖上坩埚盖后将坩埚放入900℃高温炉中熔融30min。取出坩埚，去盖，稍冷但在开始结晶前把熔融锑以细流状全部倒入冷水中。收集全部锑粒，在110℃烘干。冷却后称量(精确至0.01g)。在瓷研钵中把锑粒研磨至0.15mm。设锑粒质量为mA(g)，则该标准粉末中铂、钯、金的质量分数为:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
制备铂、钯、金标准粉末B:称取(mA/100)g铂、钯、金标准粉末置于30mL瓷坩埚中，加15g锑粉(优级纯)，搅匀，上面再盖7g锑粉(优级纯)。盖上坩埚盖，将坩埚放入900℃高温炉中熔融20min。以下步骤(水淬、烘干，称量和研磨)同上，制得铂、钯、金标准粉末B。设锑粒质量为mB(g)，则该标准粉末中铂、钯、金的含量为:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
制备铂、钯、金标准系列粉末:取7个30mL瓷坩埚，编号1～7。向每个坩埚加入1.00g银粉(优级纯)。称取 铂、钯、金标准粉末B依次放入1～3号坩埚中;称 铂、钯、金标准粉末A依次放入4～7号坩埚中。向每个坩埚中都加入锑粉(优级纯)至总质量达16.5g，搅匀，上面再盖5.0g锑粉(优级纯)。盖上坩埚盖，把坩埚放入900℃高温炉中熔融20min。以下按上述步骤，经水淬、烘干，称量和研磨，制得铂、钯、金标准系列粉末1～7号。设各号锑粒的质量(g)依次为m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7，并以mx代表之。
制备铂、钯、金标准系列合粒:从铂、钯、金标准系列粉末1～7号分别称取(mx×0.001)g(精确至0.2mg)，各自置于铅片中，此铅片重约1g，面积约1cm2，压成表面皿状，铅中铂、钯、金的含量皆小于0.1×10-9。把盛有标准粉末的铅片放入已在900℃预热20min的灰皿中灰吹至铅全部吹尽。从灰皿中取出银合粒，放入10mL瓷坩埚中。加入0.5mL乙酸，放在已预热的电热板上微热至银合粒上的沾染物溶脱。取出银合粒，在水中漂洗一次，放在滤纸上吸干，即得铂、钯、金的校准系列合粒。
校准曲线
将铂、钯和金校准系列合粒分别放入下电极中，同试样一样摄谱(摄谱操作条件:中间波长290nm，中间光阑2mm，狭缝10μm，预燃时间5s，曝光时间35s，电学参数220V、交流电弧电流10A)。相板暗室处理:A、B显影液，于25℃显影4min，定影至透明。测微光度计测量谱线黑度(测定谱线、内标及相应的测量范围见表64.14)。分别以黑度P或黑度差ΔP为纵坐标，以金属量的对数(lgC)为横坐标，绘制铂、钯和金的校准曲线。
表64.14 分析线
注:a为绝对黑度法;b为紧靠分析线短波一侧背景最浅处。
分析步骤
称取10g试样(精确至0.1g)。将试样放入200mL锥形瓶中，根据试样岩石特性，选择相应的配料(酸性岩:17g碳酸钠，5.3g硼砂，12g碱式碳酸铅，1.4g面粉。基性和超基性岩:11g碳酸钠，11.8g硼砂，12g碱式碳酸铅，1.4g面粉。碳酸盐:11g碳酸钠，11.8g硼砂，12g碱式碳酸铅。1.4g面粉，3g石英粉)。将试样和配料摇匀后，倒入50mL高铝坩埚中，然后挖一小坑，加入0.1mL10mg/mL硝酸银溶液。将坩埚置于已升温至950℃的高温炉中，关闭炉门升温至1000℃，熔融45min，取出坩埚，将熔融体倒入铁模中。冷却后取出铅扣，砸去熔渣。铅扣质量为7～9g。将铅扣放入已在920℃高温炉内预热20min的镁砂灰皿中，关闭炉门升温。待熔铅脱模后，半启炉门，并控制温度在900℃灰吹至铅全部吹尽。取出灰皿。
从灰皿中取出银合粒，放入10mL瓷坩埚中。加入0.5mL36%乙酸，放在已预热的电热板上微热至银合粒上的沾染物溶脱。取出银合粒，在水中漂洗一次，放在滤纸上吸干。
先将合粒装入下电极中，然后用石墨粉，充填电极孔，与标准系列同时进行光谱测定和相板测光，从校准曲线查得相应的铂、钯和金的量。
按下式计算铂、钯和金的含量:
岩石矿物分析第三分册有色、稀有、分散、稀土、贵金属矿石及铀钍矿石分析
式中:w(Pt，Pd，Au)为铂、钯、金的质量分数，μg/g;m1为从校准曲线上查得试样中铂、钯或金的质量，μg;m0为从校准曲线上查得空白试样中铂、钯或金的质量，μg;m为称取试样的质量，g。
注意事项
1)铅蒸气有毒，火试金法熔融和灰吹的高温炉应置于抽风效率高的通风橱中进行。
2)装上电极一定要压紧，否则就可能脱出，影响摄谱重复性。
3)一定要把下电极的头部烧光，各实验室的条件不尽相同，可以预先试验(空下电极装石墨粉，上电极装SrCO3-C粉)确定弧烧时间，也可以不固定弧烧时间，到电极头烧光为止。
4)用测微光度计测量分析线的黑度，绝对黑度法测定;或兼测分析线背景的黑度，以背景内标法测定。
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本章编写人: 王君玉 ( 河南省岩石矿物测试中心) 。
中子活化分析方法，刘耀华 ( 山东省地质科学实验研究院) 。
光谱仪是怎么做金属元素检测的
直读光谱仪金属元素分析是现代检测材料质量贵金属光栅发射光谱仪的一种更加科学的手段。在大家日常的锻造中贵金属光栅发射光谱仪，其中常用的金属元素有80余种，组合而成的合金高达上千种，而金属成品制造企业采购合金生产多是根据市场需求制定的，如此不同的合金内部的元素也不同，对应的光谱仪检测范围也需要更广泛才能贴合检测需求。
那在采购金属检测光谱仪时该如何看它的检测范围呢？在咨询拥有20年始终经验工程师后得知，主要看核心零件传感器，因为不同的元素有不同的光谱，传感器主要功能是采集处理光谱的，通过光谱就可以精准检测贵金属光栅发射光谱仪了。
因此当传感器质量不好，传感器采集处理光谱的能力弱，能够检测的元素会相应的会减少，导致无法满足企业发展过程中对合金的质检要求。如上海的王总就有一家金属餐具成品生产公司，这次之所以来重新采购金属光谱仪，是因为以前采购光谱仪年限长内部硬件老化，导致操作人员在采购时，将一批有问题的原材料检测成合格，导到后面流水线生产的产品都有问题在交付时被对方使用光谱分析仪检测出质量问题，让王总不但损失钱，还损失企业声誉。
