Искровой спектрометр Искролайн 100

Настольный искровой спектрометр Искролайн 100 — это современный экспресс анализатор состава металлов и сплавов. В основу работы прибора положен метод эмиссионного спектрального анализа, использующий зависимость интенсивности спектральных линий от содержания элемента в пробе.
Основное назначение прибора — это точный и быстрый анализ токопроводящих проб с различными основами (Fe, Al, Cu, Zn, Pb, Sn, Ni, Ti, Co, Mg и др). Данный спектральный анализатор предназначен для количественного анализа состава как цветных металлов, так и чёрных металлов (чугунов, низколегированных, среднелегированных, многих высоколегированных сталей и др.) по большинству известных легирующих элементов и примесей, включая серу, фосфор и углерод.
Прибор способен решать большинство аналитических задач тяжелой промышленности. В связи с этим область применения Искролайна 100 весьма широка:

• В черной и цветной металлургии — экспресс анализ химического состава сплавов для контроля плавки и сертификационный контроль готовой продукции.
• Во вторичной металлургии — то же самое, а также сортировка и разбраковка лома черных и цветных металлов.
• В литейном производстве — входной контроль (определение и подтверждение марки сплава), контроль плавки и выходной контроль готовой продукции, сертификационный контроль.
• В металлообработке, машиностроении и др. — входной контроль металла на производстве, определение и подтверждение марки закупаемых материалов.

Данный искровой спектрометр может быть как единственным средством неразрушающего контроля состава металлов и сплавов на малых и средних предприятиях, так и работать в составе сложных производственно-аналитических комплексов в лабораториях и цехах крупных предприятий чёрной и цветной металлургии.
Доступны любые спектральные линии в диапазоне 174 – 441 нм (включая линии фосфора, серы и углерода) с разрешением 0.02-0.04 нм
Эмиссионный спектрометр Искролайн 100 внесен в Государственный реестр средств измерений России, Белоруссии, Казахстана и др. Прибор соответствует требованиям безопасности электрического оборудования и электромагнитной совместимости (ГОСТ Р 52319-2005, ГОСТ Р 51522.1-2011).

Искролайн 100 состоит из системы возбуждения спектров на базе генератора LCR-разряда СПАРКС, вакуумного спектрографа 1S2133, системы регистрации на 7 линейных ПЗС детекторах, систем: управления, газоподачи, вакуумирования, а также корпуса.

Основные блоки спектрометра обладают рядом оригинальных особенностей:

Система возбуждения спектров на базе генератора LCR-разряда «Спаркс»

Искровой генератор «Спаркс» (от английского слова «sparks» — искры) — это собственная разработка фирмы «Промоптоэлектроника». Генератор был разработан прицельно для использования в атомных эмиссионных спектрометрах «Искролайн». При разработке особое внимание уделялось надёжности и стабильности метрологически зависимых параметров. Все генераторы перед установкой в прибор проходят непрерывное многодневное тестирование на различных фазах изготовления.

Вакуумный спектрограф 1S2133

• Применяется высококачественная голограммная дифракционная решетка, параметры которой специально оптимизированы для спектрометра.
• Доведенная до совершенства за два десятилетия технология изготовления спектрографов позволяет достичь практически предельных для данного типа спектральных приборов значений спектрального разрешения.
• Исключительно высокая температурная стабильность спектрографа: остаточный уход спектральных линий составляет не более одного пиксела (т.е. всего 10 мкм!) при изменении температуры на 10°С.
• Для обеспечения максимально высокой чувствительности в спектрометре Искролайн 100 в диапазоне длин волн менее 185 нм в герметичном кожухе спектрографа поддерживается вакуум с остаточным давлением менее 0.2 мБар.

Система регистрации на линейных ПЗС-детектора

• Формирует управляющие синхросигналы для тактирования линейных ПЗС-детекторов типа TCD1304DG (фирма TOSHIBA) или их аналогов.
• Оцифровывает аналоговые сигналы с линейных ПЗС-детекторов и сохраняет полученные данные во внутренней памяти.
• Осуществляет предварительную обработку оцифрованного сигнала.
• Осуществляет прием команд и передачу обработанных данных в управляющее устройство (персональный компьютер).
• Состоит из одной или нескольких (до 5 штук) параллельно подключенных плат. Каждая плата позволяет подключить до 18-ти (включительно) линейных ПЗС-детекторов. Система регистрации на 5-ти платах позволяет обрабатывать сигналы с 90 линейных ПЗС-детекторов. В спектрометре Искролайн 100 применяется одноплатная система регистрации, обслуживающая 7 ПЗС детекторов.
• Аналоговые сигналы со всех линейных ПЗС-детекторов обрабатываются параллельно и одновременно, независимо от количества подключенных плат, что в дальнейшем позволяет использовать корреляционные методы обработки сигнала.
• Внутренняя память каждой платы системы регистрации позволяет сохранить до 500 кадров. Один кадр представляет собой оцифрованный сигнал с 3692 пикселей каждой из 18-ти подключенных линейных ПЗС-детекторов.
• Аналоговый сигнал оцифровывается с разрешением 16 бит.
• Время накопления каждого кадра устанавливается оператором в пределах 0.004 - 60.0 сек с шагом 0.004 сек.
• Для регистрации длительных процессов, требующих сохранения более 500 кадров, предусмотрен режим прореживания кадров. Коэффициент прореживания задается в диапазоне 1 - 255. При обычном режиме К_{прореживания} = 1, то есть сохраняется каждый кадр. Например, при К_{прореживания} = 5 будет сохраняться каждый 5-ый кадр.
• Запуск начала регистрации возможен двумя способами: внешний (команда из управляющего компьютера) и автономный (например, по вспышке излучения). Во втором способе регистрация начинается только при фиксации сигнала с какой-либо из ПЗС линеек больше заданного.
• Система регистрации позволяет передавать как все зарегистрированные кадры, так и только среднее по всем кадрам (для сокращения времени передачи большого объема данных на управляющий компьютер и снижения на нем вычислительной нагрузки).
• Связь с управляющим компьютером осуществляется посредством высокоскоростного интерфейса USB2.0.
• Питание плат может осуществляться от нестабилизированного источника напряжения постоянного тока в диапазоне 9 -18 В. Внутренние потребители гальванически отвязаны от внешнего источника с развязкой 3.5 кВ.
• Внутренняя схемотехника плат системы регистрации выполнена с учетом жестких условий эксплуатации, таких как функционирование рядом с источниками сильных электромагнитных помех (генераторы искровых, дуговых, ВЧ и СВЧ разрядов) или функционирование в вакууме до 0.001 мБар (т.е. в условиях плохого теплообмена).

Система вакуумирования

Вакуумирование кожуха спектрографа осуществляется с помощью пластинчато-роторных масляных форвакуумных насосов с начальной скоростью откачки не менее 5 м³/час и обеспечивающих остаточное давление менее 0.1 мБар.
Применяются малогабаритные, мало шумные, высоко надежные, простые и дешевые в обслуживании современные импортные насосы, оснащенные эффективными и не дорогими фильтрами длительного пользования, исключающими попадание паров масла как в откачиваемый объем, так и в окружающую среду. Насосы снабжены клапанами, отсекающими насос от откачиваемого объема при внезапном отключении электропитания насоса, препятствуя тем самым попаданию масла в спектрограф и безнадежному выходу из строя последнего.

Система управления и программное обеспечение

Искролайн 100 управляется с помощью системы управления, включающей в себя компьютер, контроллер и специализированное программное обеспечение эмиссионных анализаторов (ПОЭМА или PPM Pro ), которое обладает следующими возможностями:<

• совместимо с Windows98/2000/XP/7;
• обеспечивает управление источником возбуждения спектров, системой регистрации, системами подачи аргона в штатив и вакуумирования спектрографа;
• обеспечивает два режима работы оператора:
  • «лаборант»: с минимальным и простейшим доступом к управлению спектрометром, обеспечивающим анализ проб по выбранной методике и сохранение результатов;
  • «инженер»: с полным доступом ко всем функциям программного обеспечения, позволяющим самостоятельно создавать аналитические методики, не обращаясь к производителю спектрометра;
• обеспечивает сохранение и графическое представление спектров с удобной навигацией по спектру, масштабированием, идентификацией спектральных линий и т.д.;
• содержит обширную базу спектральных линий для их идентификации в спектре и качественного анализа;
• обеспечивает автоматическую коррекцию остаточного дрейфа спектральных линий;
• предусматривает режим «осциллограф», позволяющий просматривать изменения интенсивности спектральной линии во времени и предназначенный для выбора длительности и режима обискривания;
• позволяет производить индивидуальный учет величины и поведения спектрального фона для каждой аналитической линии по обе стороны от нее, позволяющий определять аналитический сигнал без учета паразитного излучения плазмы, увеличивая тем самым чувствительность и точность измерений;
• предусматривает применение для каждого определяемого элемента нескольких аналитических линий, что автоматически расширяет динамический диапазон измерений вверх по концентрациям в сотни и тысячи раз, обеспечивая практическую неограниченность максимальных концентраций примесных элементов, определяемых на спектрометрах Искролайн;
• позволяет оператору достаточно легко и быстро решить одну из самых сложных и трудоемких задач при создании методики измерений – выбор линии сравнения, наилучшей для данной аналитической линии и данного комплекта стандартных образцов;
• предусматривает включение/выключение автоматического учета межэлементных аддитивных и мультипликативных влияний;
• позволяет учитывать разбавления основы;
• позволяет быстро строить градуировочные характеристики на основе множественной регрессии;
• предусматривает одно- и двухточечную рекалибровку градуировочных характеристик;
• содержит автоматическую сортировку по маркам сплавов ГОСТ;
• позволяет проводить экспорт/импорт методик измерений;
• позволяет вести журнал измерений и создавать отчеты о результатах измерения.