光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成,利用光谱仪可测量物体表面反射的光线。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光),但若通过光谱仪将阳光分解,按波长排列,可见光只占光谱中很小的范围,其余都是肉眼无法分辨的光谱,如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影,或电脑化自动显示数值仪器显示和分析,从而测知物品中含有何种元素。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等领域的检测中。
那么,当光谱仪出现故障的时候,我们进行维修时应该遵循哪些基本准则呢?
1.“先易后难”:先解决比较容易的问题,再逐步处理比较棘手的故障。
发生故障时,尤其是发生比较复杂的综合性故障,对于解决这种故障应该先从比较容易解决的故障入手,如:检修仪器的电路板,应先检查电阻、电容、电感、二极管、三极管、保险丝、接插件、指示灯、开关等,在排除这些元件故障后,再检查集成电路、大功率管、功率模块、专用传感器、微处理器IC、接口IC、存储器IC等。
2.“先简后繁”,先从简单的器件或部位下手,再进入复杂繁琐的电路或线路。
在维修电路时,根据仪器的电路原理,先从简单的电路开始进行,如指示灯不亮、按键失灵或接触不良、电压电流表无指示或指示异常、电源插头插座松动、保险丝是否熔断、开关接触是否可靠等。在此基础上进一步维修复杂的而繁琐主电路或线路,如变压器、继电器、接触器、电磁阀、、过压(限压)保护开关、流量传感器等主控电路或线路。
3.“先软后硬”,先检查软件程序运行是否正常,再分析硬件运行是否有问题。
随着科学技术水平的发展,电脑在中应用,使仪器的检测水平大幅度的提高,功能更趋近于智能化,许多故障都是通过电脑自带的故障诊断程序,进行综合全面的检测,如当仪器显示真空不良、温度异常、压力异常、无积分信号、通讯中断等显示时,我们必须是在此基础之上,顺藤摸瓜沿电脑指示的异常信息,去检查所对应的硬件,这样可以很快的找到故障的根源,缩短维修时间,提高工作效率。
4.“先外后内”, 先检查仪器外围设施,再检查仪器本身。
仪器突然整机停电不工作了,首先检查仪器的外围情况,如冷却水是否中断,水泵或水闸阀是否异常,燃气或辅助气气压是否偏低或过高,电磁阀是否失电或断路,电气开关或空气开关是否跳闸,各外部接插件是否脱落等。然后再寻找仪器本身内部的问题。
5.“先辅后主”,先解决仪器辅助设备问题,再解决仪器主机问题。
大型仪器往往是一套完整的体系,有许多辅助设备为其服务,当仪器系统出现故障时,应当在先检查电脑、打印机、稳压器、真空泵、空压机等辅助设施完好的情况下,再看仪器主机工作运行情况,这样才能保证整个仪器系统的完整正常的运行。
6.“先人后机”,先排除人为失误,在检查仪器工作情况。
任何仪器都是靠人来操作的,所以在仪器出现数据出错或是异常时,首先判断是否存在人为的问题,如在操作程序时是否输错数据,敲错键盘,点错鼠标,调错气压表或流量计指示,忘记打开或多打开某个开关,看错某些标志等。在严格按操作程序操作,并排除人为误操作的基础上,再自身运行是否存在问题。
7. “先主后次”, 即先解决主要矛盾,后解决次要矛盾。
先解决主要问题,让仪器工作起来,再解决次要问题,完善仪器各项功能。如有时仪器测得的数据不是很准确可靠,说明仪器存在某些隐患或故障,有些故障是要在仪器通电工作情况下才能去诊断,仪器无法通电工作,有些故障是无法判断的,特别是现在许多仪器的故障都是通过电脑程序自动诊断出来的 。 所以只有先让主机工作起来,在进行主机以外(或辅助的)次要的故障的维修,包括一些对主机影响不大辅助功能。
8. “先静后动”,先检查静态器件和参数,再检查动态器件和参数。
有些器件及参数是工作在静态的,如开关通断、电阻值、电容容量、电路工作点、限压阀触点、过压过流保护触点等,这些器件及参数可以直接测量的,检查比较容易,所以可以先进行直观检查。对于一些动态数据如电压、电流、压力、流量、温度、湿度、数据通讯等。在排除静态元件或参数无异常之后。再进行动态数据(参数)的检查,此工作一般都是在仪器开机状态下进行。
X射线荧光分析技术作为一种快速分析手段,为我国的相关生产企业提供了一种可行的、低成本的、并且是及时的,检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径;相对于其他分析方法(例如:发射光谱、吸收光谱、分光光度计、色谱质谱等),XRF具有无需对样品进行特别的化学处理、快速、方便、测量成本低等明显优势,特别适合用于各类相关生产企业作为过程控制和检测使用。
X射线荧光光谱仪具有重现性好,测量速度快,灵敏度高的特点。能分析F(9)~U(92)之间所有元素。样品可以是固体、粉末、熔融片,液体等,分析对象适用于炼钢、有色金属、水泥、陶瓷、石油、玻璃等行业样品。
X射线荧光光谱仪的工作原理:
X射线是用高速电子轰击原子的内层电子,使之处于高激发状态,同时外层的电子跃迁到缺少电子的内层轨道。在此过程中会伴随着以电磁波形式释放的能量。这种释放能量的电磁波能量大,波长小,肉眼不可见,称之为X射线。
X射线荧光的波长是以受激物质(待测物质)的原子序数为特征的,原子序数越大的物质波长越短。各种不同的元素都有本身的特征X射线荧光波长,这是用X射线荧光原理的X射线荧光光谱仪进行定性分析的依据;而元素受激发射出来的特征X射线荧光的强度则取决于该元素的含量,这是定量分析的依据。
X射线荧光光谱仪的主要组成部分是一次X射线源和样品室、分光晶体和平行光管、检测器和记录显示仪器。一次X射线源用X光管,它产生的一次X射线轰击样品表面,使样品激发出二次X射线。二次X射线经平行光管变成一束平行光以后,投射到与平行光束呈夹角θ的分光晶体晶面上。射线在分光晶体面上的反射角与平行光束的夹角为2θ。分光晶体在分析过程中是回转的,即θ是连续变化的,θ的变化会使反射光的波长随之变化,故2θ的具体值是定性分析的依据。这种变化波长的反射线投射到与分光晶体联动的检测器上,检测器便输出一个与平面分光晶体反射线强度成比例的信号,它是定量分析的依据。记录显示仪表的记录纸移动的距离与2θ有关,所以记录下来的曲线就是荧光光谱图,其横坐标是波长,纵坐标是光强。分析光谱图就可以得到定性分析和定量分析结果。
X荧光光谱仪XRF、由激发源X射线管、和探测系统构成。X射线管产生入射X射线一次X射线,激发被测样品,产生X荧光二次X射线,探测器对X荧光进行检测。
1、在生物领域的应用
该领域主要用于临床测定生物样品中某些成分的含量,生物技术及免疫技术的分析等,如脱氧核糖和脱氧核糖核酸的含量测定、DNA、抗体、抗原等各方面的研究。在此领域中主要时利用各种荧光探针进行分析检测,主要分为生物纳米荧光探针和生物非纳米荧光探针。其中X荧光光谱仪纳米技术的兴起,打开了荧光分析的又一个新的领域。
2、在食品领域的应用
该领域主要用于食品中矿物质及金属元素、氨基酸、维生素、菌类污染、添加剂、防腐剂、食品包装有害物质、农药残留等的分析检测,特别是X荧光光谱仪与其它技术的结合可以更好的达到食品中各种物质的检测效果。
3、在药物分析中的应用
药物分析领域可以利用X荧光光谱仪进行药物的有效成分鉴定、药物代谢动力学研究、临床药理药效分析等。X荧光光谱仪可以分为三类:直接荧光分析、间接荧光分析和纳米荧光分析,目前被广泛用于抗菌素药物、止痛药、镇静剂、止血药等的分析。
4、在环境分析中的应用
该领域主要利用荧光分析检测环境中的物质的含量,主要是X荧光光谱仪对水体、矿石和土壤进行检测。有机化工行业发展迅速,农药以及其他的化学溶剂的大量使用, 这使得了环境问题迅速突出,因此该种设备在环境分析中有着重要的作用。