Kaarkiirgusspektromeetrite minevik ja olevik

Aatomemissioonspektromeetrite puhul tulevad enamiku inimeste meelde kohe ICP-AES või ehk sädemega otselugemisega spektromeetrid. Vähesed mainivad kaarleekspektromeetreid. Ometi on see aatomemissioonspektromeetrite perekonna veteranist liikmena viimastel aastakümnetel andnud olulise panuse anorgaaniliste elementide kvalitatiivsesse ja kvantitatiivsesse analüüsi sellistes valdkondades nagu geoloogilised uuringud, värvilised metallid ja materjaliteadus.

Isegi tänapäeval, kui tipptasemel instrumendid on laialdaselt saadaval, on selle eelised – näiteks pulbriproovide otsene analüüs ja kõrge tundlikkus – hoidnud seda geoloogiatööstuses hõbeda, boori ja tina määramise kindla meetodina. See on endiselt asendamatu tööriist geoloogialaborites ja on ka standardselt soovitatav meetod lisandite tuvastamiseks kõrge puhtusastmega metallides nagu volfram, molübdeen, nioobium ja tantaal, samuti nende oksiidides.

Üha suurem klassikaline spektrograaf

Esmalt tutvume kaarlevisioonispektromeetria „veteranidega“. Varased kaar-aatomspektromeetrid kasutasid emissioonspektrite jäädvustamiseks fotoplaate ja neid nimetati spektrograafideks. Lugu sai alguse 1969. aastal, kui Pekingi Beifen Ruili Analytical Instruments (Group) Co., Ltd. eelkäija – Pekingi nr 2 optiliste instrumentide tehas – töötas edukalt välja ühemeetrise tasapinnalise võrega spektrograafi. See mudel on tänapäevalgi paljudes laborites tavaline vaatepilt.

Ühemeetrine spektrograaf

See instrument oli nagu peensusteni viimistletud „pimekambri meister“. Kuigi selle käsitsemine oli tülikas (nõudes fotograafilise töötlemise etappe), pani selle erakordne tundlikkus aluse kaarspektraalsele analüüsile ja oli tol ajal asendamatu. Võib-olla olete näinud ka suuremaid mudeleid – kahemeetriseid võrega spektrograafe suure rohelise „tünniga“.

kahemeetrise võrega spektrograafid

Kui muljetavaldav on see kahemeetrise fookuskaugusega „suur tünn“? Nüüd vaadake seda hiiglast allpool. Selle fookuskaugus on väidetavalt 3,4 meetrit, mis tüüpilise labori jaoks lihtsalt ei sobi, ning see on varustatud ka suure ergastava valgusallikaga.

3,4-meetrine võrespektrograaf

3,4-meetrise võrega spektrograafi ergastusvalgusallikas

Kompleksne andmete kogumise protsess

Spektrograafilt andmete saamine oli tüütu ja keeruline ettevõtmine: pärast proovi ettevalmistamist teostati spektrograafia. Kui see oli tehtud, tuli fotoplaadi hoidik eemaldada ja viia pimedasse ruumi. Hämaras punases ohutusvalguses ilmutati, fikseeriti ja pesti plaati – protsess, mis oli identne mustvalgete fotode ilmutamisega.

Hoolikalt töödeldud plaat võib ülesärituse tõttu täiesti mustaks muutuda, muutes kogu eelneva töö kasutuks. Teise võimalusena võib plaat ilmuti või kinniti probleemide tõttu olla kasutamiseks liiga tume või liiga hele, sundides uuesti alustama.

Pimekamber

Kuna emissioonspektrijooni oli palju, tuli neid uurida suure suurenduse all, valides iga sihtelemendi analüütilised jooned ükshaaval välja. Kvantitatiivne analüüs nõudis nende tiheduse mõõtmist densitomeetri abil. Isegi kogenud analüütikutele polnud see lihtne ülesanne; algajatele oli see õudusunenägu. Silmad olid joonte vaatlemisest väsinud, kuid tuvastati vaid mõned analüütilised jooned.

Kujutisesensorid asendavad fotoplaate

Tehnoloogia arenguga küpses pildisensorite tehnoloogia ja leidis rakendusi paljudes tööstusharudes. Nii nagu digikaamerad asendasid filmikaamerad, tegid pildisensorid revolutsiooni kaarkiirgusspektromeetrias, asendades traditsioonilised fotoplaadid. Fotoelektrilise efekti abil teisendavad need sensorid optilised signaalid elektrilisteks signaalideks, digitaliseerides need lõpuks otse arvutitarkvaras kuvamiseks – kõrvaldades traditsiooniliste spektrograafide tülika andmete kogumise protsessi.

Tõeline pöördepunkt saabus aastatel 2011–2014.BFRLlansseeris AES-7000 seeria – murrangulise uuenduse, mis ühendas kaareallika spektraalanalüüsi fotokordistitega (PMT), et saavutada „otsene lugemine“. Kasutajad vabanesid lõpuks töömahukatest etappidest nagu plaatide töötlemine ja tiheduse mõõtmine, mis parandas oluliselt efektiivsust ja kiirendas selle tehnoloogia kasutuselevõttu geoloogias ja metallurgias.

Kuigi AES-7000 seeria oli kiire, olid sellel piirangud – selle spektraaljooned olid fikseeritud. 2017. aastalBFRLastus järjekordse hüppe edasi järgmise põlvkonna kaaremissioonspektromeetri AES-8000 ametliku turuletoomisega. See instrument päris traditsiooniliste ühemeetriste võrespektrograafide tugevused – vahelduvvoolu/alalisvoolu (AC/DC) kaare ergutus, kolme läätsega valgustussüsteem ja klassikaline Ebert-Fassie optiline tee –, võttes samal ajal signaali tuvastamiseks kasutusele suure jõudlusega CMOS-anduri. Täielikult ümberkujundatud instrument saavutas hüppe „olemasoleva teadmisest“ „kõige nägemiseni“. Lihtsalt kasutatav, kiire ja mugav AES-8000 lahendas otseselt spektrograafide kasutajate murekohad ja sai kiiresti uue põlvkonna kaaremissioonspektromeetrite peavoolutooteks.

✔ Läbimurre jõudluses: Ebert-Fassie optilise süsteemi + CMOS-detektori kombinatsiooni kasutuselevõtt. CMOS-i tundlikkus on mitu korda suurem kui tavalistel CCD-del ning koos patenteeritud optikaga on taustainterferents minimeeritud.

✔ Põhiinnovatsioon: Tõeline täisspektri analüüs. See mitte ainult ei lahendanud tööstusharu väljakutset mõõta täpselt selliseid elemente nagu hõbe, tina ja boor geoloogilistes proovides, vaid vastas ka riiklike standardite täpsusnõuetele.

✔ Nutikas kogemus: automaatne elektroodide joondamine, ohutuslukustused, automaatne tarkvaraline taustakorrektsioon – need intelligentsed funktsioonid muudavad instrumendi mitte ainult täpseks, vaid ka kasutajasõbralikumaks ja ohutumaks.

AES-8000 vahelduv-/alalisvoolu kaarkiirgusspektromeeter

Vana ja AES-8000 võrdlus

Klassikast uuenduslikuks ja seejärel taas klassikaks saades. Kaarleekspektromeetrite väljatöötamisel peegeldavad Pekingi Beifen-Ruili Analytical Instruments (Group) Co., Ltd. pingutused selget „tehnoloogilise edenemise“ teed, mida näitavad ka tootearendused. Pideva enesetäiendamise abil on ettevõte taaselustanud „iidse“ analüüsitehnika intelligentse tehnoloogia ajastul.