Искровой спектрометр ИСКРОЛАЙН 100

ОПИСАНИЕ

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. Искролайн 100 это экономичная модель настольного эмиссионного спектрометра с наилучшим в своем классе соотношением «цена/аналитические возможности» при высоком качестве изготовления и надежности. Цену на этот спектрометр в интересующей вас комплектации вы можете уточнить у наших специалистов. Эмиссионный спектрометр Искролайн 100 внесен в Государственный реестр средств измерений России, Казахстана и Узбекистана. Прибор соотвествует 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-детекторах

• 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 Кпрореживания = 1, то есть сохраняется каждый кадр. Например, при Кпрореживания= 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), 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.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Диапазон измерения концентраций, %		от 0.0001 до десятков*
Относительная случайная погрешность (в зависимости от элемента, значения массовой доли и качества ГСО), %		менее 0.5 – 40
Источник возбуждения спектра	Тип разряда	низковольтная униполярная искра в аргоне
	Напряжение, В	200 - 500
	Частота, Гц	100; 200; 300; 400
	Емкость, мкФ	2.2; 4.4; 6.6
	Индуктивность, мкГн	40; 270; 600
	Сопротивление, Ом	0.3; 0.99; 3.3
Рабочий спектральный диапазон, нм		174 – 441
Среднее спектральное разрешение, нм		0.03 - 0.04
Средняя обратная линейная дисперсия, нм/мм		1.44
Фотоприемники (линейные ПЗС-детекторы TCD1304DG, TOSHIBA), шт		7
Длительность одного кадра, с		0.004 – 60
Число кадров		1 – 500
Интерфейс		USB2.0
Режим передачи кадров	все кадры	есть
	среднее по всем кадрам	есть
Электрическое питание		(220+22-33) В, (50±2) Гц
Потребляемая мощность, не более, Вт	без искры	500
	при горении искры	900
Масса, не более, кг		60

* - максимальные определяемые на спектрометрах Искролайн концентрации примесных элементов практически не ограничены, т.к. содержание элементов определяется сразу на нескольких аналитических линиях определяемого элемента большой и малой интенсивности (т.е. на “сильных” и “слабых” линиях). Применение “слабых” линий как раз и расширяет динамический диапазон измерений вверх по концентрациям в сотни и тысячи раз.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Предел обнаружения (или предел детектирования) является одной из метрологических характеристик, которая в обязательном порядке проверяется при первичной поверке каждого спектрометра серии «Искролайн». Посмотрите несколько свидетельств о поверке спектрометров Искролайн 100 ›

Пределы обнаружения, в % *
S	0,00006
P	0,00002
C	0,00006
Si	0,00007
Cu	0,0001
Mg	0,0001
Ti	0,00006
W	0,0001
Nb	0,00006
Ni	0,0001
Cr	0,000005
Al	0,0003
Mo	0,0002
V	0,00004
Pb	0,0007
Sb	0,000008
Ag	0,00004
As	0,00001
Mn	0,00006

* Пределы обнаружения рассчитаны по критерию «3σ» для основ Fe, Cu, Al и получены на реальных методиках в типичных условиях анализа. Случайные погрешности определения на Искролайн 100 массовых долей элементов в комплектах ГСО сталей углеродистых и легированныхУГ0д – УГ9д и УГ75 – УГ79 в сравнении с требованиями ГОСТ 18895-97 «Сталь. Метод фотоэлектрического спектрального анализа».

Элемент	Аналитическая линия,нм	Массовая доля элементов,%	ГСО с аттестованным значением массовой доли элемента	Погрешность определения массовой доли элемента на Искролайн 100, %	Погрешность результата анализа по ГОСТ 18895-97,%	Во сколько раз точность прибора превышает требования ГОСТ 18895-97
Al	394,401	0,005 - 0,010,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,2	УГ4дУГ9дУГ1дУГ3дУГ0д, УГ5д	0,00080,00040,00060,0040,003	0,0030,0060,0120,0200,03	3,751520510
C	193,091	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,01,0 - 2,0	УГ2д------УГ6дУГ79УГ4д, УГ1д, УГ3д, УГ75, УГ76, УГ78УГ0д, УГ9д, УГ77	0,0009------0,00070,010,005 - 0,020,005 - 0,02	0,0040,0080,0120,0160,0240,040,06	4,40------22,52,42 – 83 – 12
Cr	286,765	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,01,0 - 2,0	---УГ2дУГ1дУГ4дУГ9дУГ0д, УГ3д, УГ7д, УГ76, УГ77УГ5д, УГ6д, УГ75, УГ78, УГ79	---0,00060,00150,0010,0020,0025 - 0,010,01 - 0,03	0,0030,0050,0080,0160,240,040,08	---85,2516124 – 162,5 – 8
Cu	219,958	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,5	УГ2д---УГ78, УГ4дУГ3д, УГ9д, УГ75, УГ76УГ0д, УГ5д, УГ6д, УГ77, УГ79	0,0008---0,00150,0005 - 0,0020,0008 - 0,002	0,0040,0080,0120,0200,03	5---810 – 4015 – 37
Mn	404,136	0,0080,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,01,0 - 2,0	УГ2д------УГ6д УГ9д, УГ75, УГ77УГ5д, УГ1д, УГ3д, УГ7д, УГ76, УГ79УГ4д, УГ78	0,00008------0,0020,0050,010	нет в ГОСТ0,0080,0160,0240,040,08	нет в ГОСТ------6 – 124 – 84 – 8
Mo	386,410	0,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,5	УГ2д, УГ3дУГ1д, УГ4д---УГ7д, УГ9д, УГ5д	0,00060,00025 - 0,002---0,001 - 0,004	0,0080,0120,0200,03	136 – 48---7,5 – 30
Nb	319,498	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,5	------УГ4д, УГ1д---УГ3д	------0,004 - 0,006---0,01	0,0040,0080,0160,0240,04	------2,5 – 4---4
Ni	339,104	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,01,0 - 2,02,0 - 5,0	---УГ1дУГ2дУГ9д, УГ78УГ0д, УГ5д, УГ75, УГ79УГ3д, УГ4д, УГ76, УГ77---УГ7д	---0,00020,0010,002 - 0,0030,001 - 0,0020,0025 - 0,005---0,018	0,0040,0080,0120,0160,030,060,080,12	---40125 – 815 – 3012 – 24---6,5
P	178,283	0,002 - 0,0050,005 - 0,010,01 - 0,020,02 - 0,05	---УГ77, УГ78УГ79, УГ75УГ76	---0,00025 - 0,00050,0005 - 0,0010,0008	0,0020,0020,0030,006	---4 – 83 – 67,5
S	180,731	0,002 - 0,0050,005 - 0,01	УГ77, УГ76УГ78, УГ79,УГ75	0,00040,0005 - 0,0008	0,0020,002	52,5 – 4
Si	288,158	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,01,0 - 2,5	---------УГ5дУГ9д, УГ75, УГ77, УГ78, УГ79УГ3д, УГ6д, УГ76УГ1д, УГ4д	---------0,0030,001 - 0,0020,0025 - 0,0050,009 - 0,01	0,0040,0080,0120,0200,030,060,08	---------6,515 – 3012 – 248 – 9
Ti	368,521	0,005 - 0,010,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,5	------УГ1д---УГ9д, УГ4дУГ3д	------0,0022---0,006 - 0,0080,016	0,0040,0080,0120,0160,030,05	------5,5---3,5 – 53
V	326,770	0,005 - 0,010,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,0	УГ2д------УГ4д, УГ1дУГ9дУГ7д, УГ5д, УГ6дУГ3д	0,00005------0,0020,00050,001 - 0,0030,002	0,0020,0040,0080,0120,0160,030,05	40------603210 – 3025
W	202,999	0,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,50,5 - 1,01,0 - 2,0	------УГ4д, УГ6дУГ7д, УГ5дУГ3дУГ9д	------0,003 - 0,0060,0060,0150,03	0,0080,0120,0200,030,060,12	------3 – 6,5544

Пояснение. Случайная погрешность определения массовых долей элементов на Искролайн 100 оценивалась по формуле: ε = 3 х σАС где: σАС – СКО значения аналитического сигнала на длине волны аналитической линии (за вычетом значения фона).

ГАБАРИТЫ

Габариты настольного искрового спектрометра Искролайн 100 (Д х Ш х В, мм): 752 х 553 х 468