Полный оптико-эмиссионный химический анализ (ОЭХА) — это высокоточный экспресс-метод определения элементного состава материалов (особенно металлов и сплавов) путем возбуждения образца сильным электрическим разрядом (искрой/дугой), который испаряет и возбуждает атомы, заставляя их излучать свет на характерных для каждого элемента длинах волн, а спектрометр измеряет интенсивность этих линий для точного количественного определения всех компонентов, включая примеси, быстро и с высокой точностью.

Принцип действия

• Возбуждение образца: Образец помещается в спектрометр, где подвергается воздействию мощного электрического разряда (искры или дуги), превращающего его в плазму.
• Эмиссия света: Атомы материала, получив энергию, переходят на возбужденные энергетические уровни и затем, возвращаясь в основное состояние, испускают свет с уникальными для каждого элемента длинами волн (спектральными линиями).
• Разделение спектра: Оптическая система (решетка/призма) разлагает этот свет на его составляющие длины волн, подобно призме, раскладывающей белый свет.
• Детектирование и количественный анализ: Детекторы измеряют интенсивность излучения для каждой длины волны, что соответствует концентрации элемента. Программное обеспечение обрабатывает данные и выдает полный химический состав.

Оптико-эмиссионный анализ (ОЭС) проводят путем возбуждения образца (обычно электрической искрой/дугой или плазмой) для испускания им света на характерных длинах волн, который затем разлагается в спектр и измеряет детектор, позволяя количественно определить концентрации элементов в материале. Это быстрый и точный метод для определения полного состава металлов и сплавов, от твердых до жидкостей, основанный на уникальных «спектральных отпечатках» каждого элемента.

Этапы проведения анализа.

• Подготовка образца: Берется образец исследуемого материала. Для металлов часто затачивают под плоскость, удаляя дефекты. Подготовка может включать растворение образца, особенно для жидких или сложных материалов (в случае ИСП-ОЭС).
• Возбуждение (Генерация плазмы/разряда): Образец помещается в камеру и подвергается воздействию сильного источника энергии.
• Для твердых тел: используется электрическая дуга или искра, которая испаряет часть материала и создает плазму, возбуждая атомы. Для жидкостей/растворов: применяется индуктивно связанная плазма (ИСП-ОЭС) - высокотемпературная аргоновая плазма.
• Излучение и разложение спектра: Возбужденные атомы переходят в основное состояние, испуская свет с уникальными для каждого элемента длинами волн (спектральными линиями). Световое излучение проходит через систему линз и попадает на дифракционную решетку, которая разделяет его на составляющие длины волн (спектр).

Детектирование и анализ:

• Специальные детекторы (фотоумножители) измеряют интенсивность каждой спектральной линии.
• Чем больше интенсивность линии, тем выше концентрация элемента.
• Программное обеспечение сравнивает полученный спектр с библиотекой и калибровочными кривыми для идентификации и точного количественного определения всех элементов в образце.

Полный оптико-эмиссионный химический анализ позволяет измерить количественный элементный состав материалов (особенно металлов и сплавов) с высокой точностью, определяя содержание всех основных и примесных элементов и их концентрацию, что помогает идентифицировать марку материала, контролировать качество и выявлять следы загрязнений, измеряя интенсивность света, излучаемого возбужденными атомами.

Основные измеряемые параметры.

• Концентрация элементов: Точное содержание каждого элемента (например, Fe, C, Si, Mn, Cr, Ni, Cu, Al, Ti и др.) в сплаве.
• Примеси: Концентрация вредных или нежелательных примесей (P, S, N, O).
• Идентификация сплава: Определение марки материала по его уникальному спектральному "отпечатку".
• Количественный состав: Определение соотношения элементов для соответствия стандартам.

Что анализируется.

• Металлы и сплавы: Сталь, чугун, алюминиевые сплавы, медь, титан, магний, цинк и их сплавы.
• Другие материалы: Геологические образцы, минеральное сырье, технические жидкости (масла), почвы.

Ключевые характеристики анализа.

• Экспрессность: быстрый анализ (секунды/минуты).
• Точность и чувствительность: Низкие пределы обнаружения примесей.
• Надежность: Высокая воспроизводимость результатов.

Таким образом, ОЭ-анализ дает полное представление об элементном составе вещества, что критически важно в металлургии, машиностроении и многих других отраслях.

Преимущества полного оптико-эмиссионного химического анализа (ОЭСА) — это высокая скорость (экспрессность), точность, особенно для легких элементов (C, S, P), многоэлементность (одновременное определение десятков элементов), низкая себестоимость, простота пробоподготовки и возможность неразрушающего контроля крупных объектов, что делает метод универсальным для металлов, сплавов, почв, вод и масел.

Ключевые преимущества ОЭСА.

• Скорость: Анализ занимает секунды, что идеально для промышленного контроля качества.
• Точность и чувствительность: очень низкие пределы обнаружения для C, S, P, B и других элементов (до PPM), превосходящие химический анализ при малых концентрациях.
• Многокомпонентность: Возможность одновременного определения 20+ элементов, в то время как классический химический анализ требует отдельных реакций для каждого.
• Универсальность: применяется для металлов, сплавов (включая сложные), геологических образцов, почв, вод, масел.
• Простота: Минимальная пробоподготовка образца, а в некоторых случаях — возможность анализа без разрушения образца (например, крупных изделий).
• Экономичность: относительно низкая себестоимость анализа.

Принцип.
Метод основан на возбуждении свечения образца (например, искрой) и регистрации спектра излучения, по которому определяют элементный состав.
Таким образом, ОЭСА является быстрым, точным и экономически выгодным методом для элементного анализа, особенно в металлургии и машиностроении.