Искровой спектрометр Искролайн 300 и 350

ОПИСАНИЕ

Стационарные эмиссионные спектрометры Искролайн 300 и 350 лабораторного класса предназначены для проведения быстрого и точного спектрального анализа металлов и сплавов с различными основами (Fe, Al, Cu, Zn, Pb, Sn, Ni, Ti, Co, Mg). Искролайн 300 — флагман среди искровых спектрометров производства «Промоптоэлектроника». Это бескомпромиссный подход к качеству изготовления и параметрам прибора. Если мы могли какой то из узлов сделать лучше — он был сделан лучше! Никакой экономии на комплектующих. Точнейшее изготовление механики, прецизионная настройка оптических узлов и многократное стрессовое тестирование всех электронных компонентов позволяют нам гарантировать высочайшее качество изготовления прибора. Для чего нужен такой прибор? В первую очередь, для решения тех же задач, с которыми справляется и наш младший искровой спектрометр — Искролайн 100. Искролайн 300 так же выполнит все эти задачи. Но есть и более сложные задачи, с которыми малогабаритные спектрометры (независимо от производителя — все присутствующие на рынке малогабаритные искровые эмиссионные спектрометры) справляются хуже. Это с одной стороны количественный анализ чистых и сверхчистых металлов (чистая медь, алюминий, свинцы и т.д.), а с другой стороны наоборот — определение химического состава сложных и сверхсложных сплавов. Проконсультироваться, какой спектрометр выбрать для решения именно ваших аналитических задач вы всегда можете у наших специалистов. Так же прибор может использоваться в исследовательских лабораториях. В приборе доступны любые спектральные линии в диапазоне от 174 до 915 нм, включая линии фосфора, серы, углерода, азота, водорода, кислорода, щелочных и щелочноземельных элементов (лития, натрия, калия, рубидия, цезия, берилия, магния, кальция, стронция, бария). Они действительно любые — наш прибор снимает весь спектр заявленного диапазона в отличие от ряда приборов других производителей, которые могут иметь «технологические провалы» в «малозначащих областях спектра», вызванных особенностями конструкции спектрального прибора. Также мы не жонглируем цифрами, как многие производители со спектральным разрешением прибора. Для примера, в описаниях спектрометров в интернете можно встретить похожие слова: «спектральный диапазон 175-800нм, дифракционная решетка 3600 штрихов на мм!!! Дисперсия 0,6 нм/мм...», только для такой дифракционной решетки теоретический предел спектрального диапазона — не выше 550нм, а практический — вряд ли выше 450нм. Каков вывод? — врут лукавят :) Или недоговаривают и используют дифракционную решетку с таким высоким разрешением только на начальном участке спектра, например 175-220нм, а выше 220 используют решетку с меньшим числом штрихов, и, как следствие, и параметры прибора там похуже. Мы честно пишем: в нашем спектрометре спектральное разрешение от 0.007 до 0.01 нм (в диапазоне 174-415 нм) и от 0.02 до 0.03 нм (в диапазоне 415-915 нм). Оба искровых спектрометра по характеристикам представляют один и тот же прибор. Отличаются только исполнением. Какой спектрометр купить — зависит исключительно от характера вашей работы. Все приборы этой серии внесены в Государственный реестр средств измерений России, Казахстана и Узбекистана. Искролайн 300 предназначен для непрерывных в течение рабочего времени анализов большого числа проб, требующих постоянного присутствия оператора около спектрометра. Поэтому он исполнен в наиболее эргономичной форме — форме стола. По той же причине в стандартную комплектацию этого спектрометра входит также и удобное кресло оператора. Искролайн 350 предназначен для эпизодических в течение рабочего времени анализов проб, когда постоянное присутствие оператора около прибора не требуется. Искролайн 300 и 350 являются лучшим в своем классе лабораторными эмиссионными спектрометрами по соотношению «цена/аналитические возможности» при высоком качестве изготовления и надежности. Приборы состоит из системы возбуждения спектров на базе генератора LCR-разряда СПАРКС, вакуумного спектрографа 2S36501640, системы регистрации на 30-ти линейных ПЗС детекторах, систем: управления, газоподачи, вакуумирования, а также корпуса и кресла оператора. Основные блоки спектрометров обладают рядом оригинальных особенностей:

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

• отсутствует вспомогательный разрядник;
• высокий КПД (в режиме без балластного сопротивления в разряд поступает до 80% мощности, отбираемой от сети);
• низкий уровень электромагнитных помех;
• высокоэнергетическое предварительное обыскривание в течение заданного оператором времени с последующим (без паузы) автоматическим переходом в режим измерения;
• большой диапазон настроек генератора (3 значения разрядной емкости, 3 значения индуктивности, 3 значения балластного сопротивления, 10 значений напряжения, 4 значения частоты);
• стабилизированы все электрические параметры генератора, влияющие на метрологические характеристики спектрометра;
• управление через программное обеспечение спектрометра;
• при разработке, конструировании и производстве генераторов «Спаркс» особое внимание уделено обеспечению многолетней надежной работы;
• большой открытый столик штатива делает возможным измерение больших образцов (десятки сантиметров) или образцов неправильной формы;
• в штативе разрядный промежуток и оптический путь до входного окна спектрографа продувается аргоном, регулирование потока которого возможно в трех режимах: интенсивный (до 8 л/мин), рабочий (3-8 л/мин) и ожидания (0.1-0.5 л/мин).

Вакуумный спектрограф 2S36501640

• Спектрограф 2S36501640 — сдвоенный, т.е. на одном оптическом основании располагаются два спектрографа (с оптическими схемами Пашена-Рунге), оптически связанные через нулевой порядок дифракции первого спектрографа. Это наиболее рациональная конструкция для широкодиапазонных светосильных спектрографов.
• Применяются высококачественные голограммные вогнутые дифракционные решетки, параметры которых специально оптимизированы для оптических схем спектрографов, применяемых в спектрометрах серии Искролайн.
• Доведенная до совершенства за два десятилетия технология изготовления спектрографов позволяет достичь практически предельных для данного типа спектральных приборов значений спектрального разрешения, например, в спектрометрах Искролайн 300 спектральное разрешение составляет 0.007-0.01 нм (в диапазоне 170-415 нм) и 0.02-0.03 нм (в диапазоне 415-915 нм).
• Эта же технология обеспечивает исключительно высокую температурную стабильность настройки спектрографов, причем без удорожающих прибор специальных систем термостабилизации. Остаточный уход спектральных линий составляет не более одного-двух пикселов (т.е. всего 10-15 мкм!) при изменении температуры на 10°С. Но даже этот небольшой уход автоматически (незаметно для оператора) корректируется.
• Для обеспечения максимально высокой чувствительности в спектрометре Искролайн 300 в диапазоне длин волн менее 185 нм в герметичном кожухе спектрографа поддерживается вакуум с остаточным давлением менее 0.1 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 300 применяется система регистрации из 2-х плат, обслуживающая 30 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 300 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 обыскривания;
• 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 менее 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 – 915
Среднее спектральное разрешение, нм	в диапазоне, нм
	170 – 410	0.007 - 0.01
	410 – 915	0.02 - 0.03
Средняя обратная линейная дисперсия, нм/мм	в диапазоне, нм
	170 – 410	0.56
	410 – 915	1.56
Фотоприемники (линейные ПЗС-детекторы TCD1304DG, TOSHIBA), шт		30
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		250

* - 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

Пределы обнаружения, в % *
S	0,00004
P	0,00001
C	0,00007
Si	0,00009
Cu	0,00002
Mg	0,00009
Ti	0,00004
W	0,00009
Nb	0,00005
Ni	0,00009
Cr	0,00004
Al	0,00001
Mo	0,00007
V	0,00006
Pb	0,0008
Sb	0,000008
Ag	0,00003
As	0,00001
Mn	0,00003

* Пределы обнаружения рассчитаны по критерию «3σ» для основ Fe, Cu, Al и получены на реальных методиках в типичных условиях анализа. Относительные случайные погрешности определения на Искролайн 300 и 350 массовых долей элементов в комплектах ГСО сталей углеродистых и легированных УГ0д – 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 300, %	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	0,0010,00040,00080,0020,004	0,0030,0060,0120,0200,03	31515107,5
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	0,0011------0,0030,0060,005 - 0,020,005 - 0,02	0,0040,0080,0120,0160,0240,040,06	3,5------542 – 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	---0,00020,00050,00050,0010,0025 - 0,0050,01 - 0,04	0,0030,0050,0080,0160,240,040,08	---85,2532248 – 162 – 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	0,0005---0,00250,0005 - 0,0020,0008 - 0,003	0,0040,0080,0120,0200,03	8---4,810 – 4010 – 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	0,00004------0,002 - 0,0040,005 - 0,010,010 - 0,02	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	0,0010,00025 - 0,0025---0,001 - 0,006	0,0080,0120,0200,03	134,8 – 48---3 – 30
Nb	319,498	0,01 - 0,020,02 - 0,050,05 - 0,10,1 - 0,20,2 - 0,5	------УГ4д, УГ1д---УГ3д	------0,0025 - 0,005---0,004	0,0040,0080,0160,0240,04	------3,5 – 6,4---10
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	---0,00020,00050,001 - 0,0030,001 - 0,0060,0025 - 0,005---0,02	0,0040,0080,0120,0160,030,060,080,12	---40245,3 – 165 – 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 - 0,0010,0012	0,0020,0020,0030,006	---4 – 83 – 65
S	180,731	0,002 - 0,0050,005 - 0,01	УГ77, УГ76УГ78, УГ79,УГ75	0,0004 - 0,00060,0005 - 0,001	0,0020,002	3,3 – 52 – 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	---------0,0010,001 - 0,0040,0025 - 0,0050,005 - 0,01	0,0040,0080,0120,0200,030,060,08	---------6,57,5 – 3012 – 248 – 16
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	------0,0016---0,004 - 0,0090,018	0,0040,0080,0120,0160,030,05	------7,5---3,3 – 7,52,8
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------0,0020,00050,0010,002	0,0020,0040,0080,0120,0160,030,05	40------60323025
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 - 0,0090,004 - 0,0060,01 - 0,0150,01	0,0080,0120,0200,030,060,12	------2,2 – 6,75 – 7,54 – 612

Пояснение. Относительная случайная погрешность определения на Искролайн 300 массовых долей элементов оценивалась по формуле: ε = 3.6 х σАС / Спасп где: εАС – СКО значения аналитического сигнала на длине волны аналитической линии (за вычетом значения фона), Спасп – аттестованное значение массовой доли элемента в соответствующем ГСО.

ГАБАРИТЫ ИСКРОЛАЙНА 300

Габариты стационарного искрового спектрометра Искролайн 300 (Д х Ш х В, мм): 752 х 553 х 468 Минимальная площадь необходимая для размещения спектрометра: 4 кв. м.

ГАБАРИТЫ ИСКРОЛАЙНА 350

Габариты стационарного искрового спектрометра Искролайн 350 (Д х Ш х В, мм): 752 х 553 х 468 Минимальная площадь необходимая для размещения спектрометра: 4 кв. м.