[科普中國(guó)]-光量計(jì)

又名光電直讀光譜儀。是采用光電接收器來記錄物質(zhì)的發(fā)射光譜，實(shí)現(xiàn)光譜定量分析的一種發(fā)射光譜儀器。光量計(jì)的光電接收器一般均采用光電倍增管。通常在其分光系統(tǒng)的羅蘭圓上設(shè)置一個(gè)入射狹縫和多個(gè)出射狹縫，每一出射狹縫后均裝有光電接收器并與對(duì)應(yīng)的積分電容器相連。現(xiàn)代的光量計(jì)都配備專用的微型電子計(jì)算機(jī)，可實(shí)現(xiàn)分析元素含量直讀及儀器的全自動(dòng)操作。1

簡(jiǎn)介光量計(jì)是原子發(fā)射光譜儀的一種，是用于分析固體金屬樣品的多通道光電光譜儀。由于它使用光子計(jì)數(shù)器測(cè)量各通道的發(fā)光強(qiáng)度，故叫光量計(jì)。

光量計(jì)采用凹面光柵分光系統(tǒng)，使用火花光源。

低壓火花光源利用氣隙的火花放電獲得等離子體，其工作原理如下圖所示。放電回路采用低電壓（200～100 V），大電容（數(shù)十微法）來獲得大的放電能量。通過改變電容、電感等參數(shù)，可以得到從電弧到火花各種性質(zhì)的放電。它能將固體金屬樣品直接氣化并形成等離子體。

固體樣品的制備較容易，對(duì)一些樣品只需磨平即可。

光量計(jì)的分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)與上述的ICP光譜儀基本相同。2

光量計(jì)原理及結(jié)構(gòu)光量計(jì)（quantometer）是原子發(fā)射光譜儀的一種，又名光電光譜儀。它是用于分析固體金屬試樣的多通道光電光譜儀。由于它曾使用光子計(jì)數(shù)器來測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度，因而也稱為光量計(jì)。其原理見下圖。

由下圖可以看出，光量計(jì)由火花光源、凹面光柵分光器及光電測(cè)量裝置及數(shù)據(jù)處理和控制裝置四部分構(gòu)成。

激發(fā)光源光量計(jì)使用的光源有：低壓火花、直流電弧、斷續(xù)電弧、空心陰極光源、輝光放電光源等多種。但用得最多的還是低壓火花光源。這類光源在商品儀器中使用的名稱繁多，如凝聚電弧（condenser arc），凝聚火花（condenser spark），電容放電（condenser），低壓火花（low voltage spark）和中壓火花等。雖然名稱不同，但其放電回路卻大致相同。

放電參數(shù)的選擇與分析對(duì)象有關(guān)：

a.增加放電電壓時(shí)，放電的火花性質(zhì)增強(qiáng)，有利于難激發(fā)元素C、S、P的激發(fā)。

b.電容量減少時(shí)，單位時(shí)間的取樣量少，減少譜線的自吸收，有利于擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍，對(duì)測(cè)量高含量試樣有利。

分光系統(tǒng)及測(cè)光系統(tǒng)光量計(jì)的分光系統(tǒng)與其他發(fā)射光儀基本相同。光量計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)滿足光譜范圍的基本要求，且必須有足夠的色散率、分辨本領(lǐng)。其色散率一般在0.4～0.8nm/mm之間，由于凹面光柵光學(xué)系統(tǒng)元件少，線色散率高，多數(shù)用它作為多色儀。通常焦距是0.75m～1.0m。光柵密度為12009/mm～24009/mm。

測(cè)光系統(tǒng)主要用光電信增管，測(cè)量方式有三種：

（1）直接測(cè)量光電流；

（2）全積分法；

（3）脈沖高度分布分析法（pluse height distribution analysis method），這是一種具有較高精度的測(cè)光技術(shù)（簡(jiǎn)稱PDA測(cè)光技術(shù)）。

典型光量計(jì)簡(jiǎn)介典型光量計(jì)列于下表。

還有一種移動(dòng)式光電光譜儀，它是用手持式火花取樣器，用5~10m光纜接到分光器上，便攜式計(jì)算機(jī)控制及計(jì)算。這種儀器用于料場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)分析。3

光量計(jì)的選用在測(cè)定鋼材中磷、碳、硫時(shí)要選用真空型光量計(jì)，因其分析線在真空紫外光譜區(qū)。

分析鋼材及鐵合金時(shí)用色散率高的分光系統(tǒng)。

分析有色金屬及合金時(shí)選用空氣型分光系統(tǒng)，色散率要求亦不高。

當(dāng)進(jìn)行表面及深度分析時(shí)，如鍍鋅鋼板，滲碳鋼、滲氮鋼等，選用輝光放電光源可獲得表面分析數(shù)據(jù)。

當(dāng)分析易形成夾渣物的元素時(shí)（如鋁、硼、鈣、鉛）用PDA測(cè)光技術(shù)較好。

粉末狀樣品及高純樣品宜用直流電弧光源的光量計(jì)。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所