Спектрометр СПАС-02А

Эмиссионный спектрометр СПАС-02А для высокоточного определения полного элементного состава металлов и сплавов, в составе которых НЕ СОДЕРЖИТСЯ таких элементов как фосфор, углерод и сера. Компактен и имеет встроенный компьютер.

В эмиссионном спектрометре «СПАС-02» реализован следующий ряд технических решений, выгодно отличающий его от известных отечественных аналогов:

• Специально разработан искровой генератор, максимальная мощность и стабильность параметров разряда которого в несколько раз выше известных дуговых генераторов. Это позволяет определять концентрации большего числа химических элементов с более высокой чувствительностью и с меньшей величиной среднеквадратичного отклонения.
• Применен алгоритм автоматической минимизации случайной погрешности измерения в рамках одного «пятна» обыскривания, что существенно увеличивает сходимость результатов анализа.
• В оптическом блоке реализована схема расположения линеек CCD матриц фирмы TOSHIBA (Япония), гарантирующая полное отсутствие «мертвых зон» в получаемом при анализе спектре.
• Программное обеспечение позволяет осуществлять как ручной, так и автоматический выбор аналитических пар, а также проводить автоматическую корректировку дрейфа непосредственно в процессе исследования, что дает возможность исключить «человеческий фактор» при анализе результатов.
• В конструкции прибора реализовано уникальное техническое решение, за счет которого достигается высокая температурная стабильность спектрометра без применения активной системы термостабилизации.
• Фильтр финишной очистки аргона, обеспечивающий нормальную работу прибора даже при низком качестве используемого аргона.

В спектрометре «СПАС-02» для обеспечения эмиссии примесных атомов из образца и последующего их оптического возбуждения используется низковольтный искровой, так называемый, C, R, L – разряд. В отличие от существующих аналогов, в этом приборе стабилизируются два параметра, от которых зависят процессы эмиссии и возбуждения – напряжение и энергия в разрядном контуре. Это обеспечивает низкое среднеквадратичное отклонение (СКО) результатов измерений и позволяет в ряде случаев разрабатывать методики определения концентрации примесных атомов по абсолютным (а не по относительным, как это делается обычно) интенсивностям аналитических линий. Кроме того, в программном обеспечении спектрометра «СПАС-02» присутствует функция автоматического выбора линии (или нескольких линий) сравнения путем расчета коэффициентов корреляции аналитической линии и линий выбранного в качестве внутреннего стандарта элемента. В результате применения этой технологии удается в несколько раз понизить СКО определения относительных концентраций примеси.

В качестве приемников излучения в спектрометре «СПАС-02» применяются ПЗС-линейки, при этом регистрация спектра в диапазоне 190 – 457 нм осуществляется без мертвых зон. Это, с учетом функции автоматической коррекции привязки длины волны к номеру пиксела ПЗС–линейки во время каждого измерения, позволяет устранить влияние температурного дрейфа на результаты измерений. Этому же способствует и специальная технология термостабилизации спектрального прибора, которая не использует принудительный нагрев, как это сделано в эмиссионных спектрометрах – аналогах. В источнике возбуждения спектра стабилизируются энергия и напряжение в разрядном контуре генератора, в частности, при изменении напряжения питания генератора. Данные особенности спектрометра «СПАС-02» делают результаты измерений нечувствительными к температурному дрейфу и напряжению питания сети.

Система регистрации спектрометра на ПЗС–линейках, расположенных в фокальной поверхности спектрографа без мертвых зон, позволяет регистрировать весь спектр сразу. Таким образом, у пользователя появляется возможность в случае изменения аналитической программы производить разработку новых методик самостоятельно, не обращаясь на предприятие–изготовитель и без перенастройки прибора, а с помощью только программных ресурсов спектрометра.

Простота пробоподготовки и штатив открытого типа позволяют проводить одно измерение с одним образцом за время менее одной минуты.

В спектрометре «СПАС-02» применяется один тип разряда – униполярная низковольтная искра в атмосфере аргона. Однако, диапазон регулировок параметров искрового импульса позволяют моделировать условия в разряде в широком диапазоне – от условий возбуждения в дуге, до условий в конденсированной искре. Действительно, известно, что, так называемая «жесткость» разряда определяется скоростью нарастания переднего фронта разрядного импульса. Если она лежит в диапазоне менее 106 А/с, то это дуговой режим, если от нескольких единиц 106 А/с до 107 А/с – то это соответствует низковольтной искре, если около 108 А/с и более – это соответствует конденсированной искре. Регулировки параметров разрядного импульса искрового генератора спектрометра «СПАС-02» позволяют моделировать все три режима возбуждения. Это, в частности, дает возможность анализировать и трудно распыляемые конструкционные сплавы на основе вольфрама, молибдена и пр.

Для обеспечения малой чувствительности результатов анализа к чистоте поверхности образца в генераторе спектрометра применены новейшие технологии HRRS и HEPS. Суть их состоит в том, что в стадии обыскривания применяется режим, соответствующий максимальной энергии в импульсе (около 0,5 Дж) и максимальной частоте (400 Гц). В результате за время обыскривания концентрации примесных атомов в приповерхностном образце достигают равновесных, пропорциональных соответствующим концентрациям в глубине образца. После истечения времени обыскривания источник возбуждения спектра автоматически переключается на режим, соответствующий выбранной методике.

Для сортировки по маркам сплавов программное обеспечение спектрометра содержит обширную базу спектров образцов с разными основами.