高端直读光谱仪

德国斯派克分析仪器公司（SPECTRO），恰如其名，以光谱及光学技术见长；其研发生产的直读光谱仪及电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）和X射线荧光光谱仪（XRF），广泛应用于工业 、研究 和学术 领域中的材料元素分析。其中，直读光谱一直是斯派克的主要支柱产品线，基于强有力的研发实力，斯派克不断的推出新产品、新技术，技术不断迭代进步。可以说，斯派克是直读光谱技术创新的重要代表者。随着光电技术的发展，如今，光电直读光谱仪已经成为光谱技术的重要发展领域，为近现代材料科学及其他科学领域的发展做出了重要贡献。世界第一台商品化光电直读光谱仪于1946年问世，至今已经70多年。如今，直读光谱分析已成为一项成熟的分析技术，几乎所有的钢铁企业、有色金属企业、铸造及机械加工企业，以及其他采用金属及其合金进行加工的行业都利用直读光谱仪进行生产过程及产品质量控制。那么，直读光谱仪目前发展如何，未来又“何去何从”？带着这些问题，仪器信息网采访了斯派克产品经理王彦彪，请其向用户介绍公司的直读光谱产品以及其对直读光谱技术未来发展趋势等的看法。德国斯派克分析仪器公司产品经理 王彦彪斯派克： 40+年直读光谱技术创新之路斯派克1979年成立之时即推出了直读光谱仪，早期产品的配置是光电倍增管检测器+多光栅光学系统。1994年，推出了UV-PLUS自循环净化的紫外光学系统，代替真空系统；现在公司的各个系列产品还都在应用该系统。1998年，推出了 采用CCD检测器的直读光谱仪。2007年，推出了混合动力的光电倍增管+CCD的SPECTROMAXx 系列产品。2019年推出高端旗舰产品SPECTROLAB S，采用了CMOS检测器+UV-PLUS自循环净化的双光学系统配置。 SPECTROLAB S SPECTROMAXxSPECTROLAB S以及SPECTROMAXx 两个系列是斯派克目前主推的产品，特别需要提到的一点是，SPECTROMAXx系列现在已经发展到了第十代产品，SPECTROMAXx10。其所拥有的主要创新技术，就是刚刚提到的：多光学系统，把紫外检测区和长波检测区分到两个光学系统里面；检测器从早期的光电倍增管已经发展成全部采用CMOS固态检测器。王彦彪表示，引入CMOS固态检测器技术，彻底改变了高端电弧/火花分析技术的走向及未来，使得直读光谱仪器的工作效率和经济性得到了不断提高。此外，结合全新设计的软件包，给用户带来了更多功能性、可定制的易用性。在待机模式下氩气消耗可减少50%，在测量样品时可减少13%。通过快速分析程序可以在12秒完成对一些关键金属中的主要合金元素的分析；高纯铜的痕量元素检出灵敏度提高了30%。未来：在应用需求领域实现技术突破王彦彪认为，过去10年来，光电直读光谱技术的发展方向是在检测器的升级和更新方面。例如，2007年斯派克在SPECTROLAB M10上采用了混合动力即光电倍增管+CCD检测器，它既具备了光电倍增管的高灵敏度，同时 CCD检测器可以实现全谱功能，使得仪器的灵活性和检测能力大大提升。2019年推出的LAB S，互补金属氧化物半导体固态检测器（CMOS）搭载了成熟的集成电路检测器技术，可以达到或超过光电倍增管技术的性能优势。技术进步永无止境，王彦彪表示。直读光谱仪是光机电等技术一体化的产品，需要各领域技术的共同发展。相关技术在不断的发展和演化，如，1965年光电倍增管应用到光谱仪上；现在采用了CMOS技术，为后续光电直读光谱的发展奠定了良好基础；基于其全谱检测能力，可以实现更多的应用。之前，可以在光电倍增管上实现一部分的夹杂物和相态分析的研究，具备了 CMOS全谱功能之后，再加上最新对用户开放的软件系统，可以实现对所有的谱线和仪器检测参数进行自主设定和研发，这样一台高端直读光谱仪就可以像ICP-OES一样实现全检测范围的检测能力，给用户提供更广阔的应用空间。未来，光电直读光谱技术会在实际应用需求领域实现突破。王彦彪谈到，随着技术的发展，光电直读光谱技术正一步一步解决以前无法想象、无法解决的分析项目。如，高纯金属分析，1992年之前是无法用直读光谱来实现的；氮氧氢等气体元素的检测，现在也可以通过直读光谱技术得到了完善解决。将来，相态分析、夹杂物分析或者其他用户特殊的分析需求，也会通过直读光谱检测能力的不断延伸来达成，并且使这些分析工作成为普及性的、日常化的分析项目。独特赛道：快速金属检测，20秒全元素覆盖文章一开始就介绍到，除了直读光谱仪，斯派克的元素分析产品还有XRF、ICP-OES，其技术与应用近年来也得到了快速发展。那么，直读光谱市场是否受到冲击？直读光谱应该如何走出自己独树一帜的道路？对此，王彦彪指出，XRF、ICP-OES是不同的应用方向。相对来讲，XRF是无损分析技术。ICP-OES主要应用在溶液分析，侧重点微量含量元素的检测。而直读光谱仪的优势在于快速金属检测，目前它可以实现现有的各种金属材料的全元素快速分析。一般来讲，单次分析只需20秒左右，可检测元素从周期表氢元素开始一直到镧系、锕系等稀土元素全部覆盖；也就是说单次20秒钟左右的时间内，可以把金属材料中的所有元素都分析出来，包括氮氢氧等气体元素，这是直读光谱最大的优势。直读光谱的分析对象是金属材料，那么金属材料相关的行业，如，初级冶炼，包括钢铁冶炼和有色金属冶炼、贵金属冶炼和提纯等，细分包含电解铝、电解铜、铅锌锡等有色金属以及高纯金、银等贵金属；其次是合金制造领域和金属材料应用领域，合金制造包括提供给机械、汽车等行业的一些合金材料的熔融炼制；材料应用方向就更加广泛了，大的方向就是汽车行业，以及机械制造、航空、航天、铁路、船舶等金属材料相关的应用领域。王彦彪介绍到，斯派克的直读光谱解决方案主要面对各大企业的理化检测实验室，直读光谱仪是其化学分析的主要手段。一些研究机构、高校分析中心，以及质检和商检，也都是斯派克重要的用户。最为亮眼的成绩，或者说斯派克正在拓展、看好的应用领域是新能源车，如，新能源车领域的领头企业，比亚迪汽车，去年在它全国不同的附件制造厂和整车厂，应用了将近30台斯派克的仪器，今年也配套了8台 SPECTROMAXx 系列仪器作为材料分析的主要手段。后记访谈中，王彦彪也表示，国产光电直读光谱技术的发展水平与我们国家的基础应用研究处于同一个发展阶段，国产的仪器厂家也取得了长足的进步。目前，国产光电直读光谱已经拥有了广大的用户群，对于材料分析研究工作也具有了一定的能力，这为将来的快速发展打好了基础。当然，向高端应用方向发展，国产光电直读光谱还需要在核心的光学系统研发以及光谱分析基础应用研究等方面开展大量的、深入的工作。

日立分析仪器公司（日立分析仪器），是日立高新技术公司（TSE：8036）旗下一家从事分析和测量仪器的制造与销售业务的全资子公司。今日，日立分析仪器发布最新款紧凑型火花直读光谱仪FM EXPERT，满足铸造行业和金属制造行业的高要求金属分析。从废旧金属中的痕量元素分析到来料检测、熔化过程控制和成品检测，严格的质量控制在整个金属行业中都至关重要。FM EXPERT属于一款新一代直读光谱仪，集卓越的分析性能和紧凑型设计为一体。其较宽的波长范围使其适用于在金属质量保证和生产工艺控制过程中分析所有相关元素。同时，FM EXPERT配备紧凑型CCD光学系统，还可分析低含量氮。FM EXPERT结合了我们已获专利的智能光学系统和改良的等离子体视图，确保在整个波长范围内实现卓越的分析性能，且检出限低。氩气净化光学系统降低了维护周期和运营成本。FM expert的密封氩气系统属于同类最佳产品，可提供最佳光学等离子体观测视野、喷射电极技术，确保可靠的氮分析，其检出限为30ppm。氮分析在金属生产中越来越重要，金属制造商、加工商和铸造行业需要一个紧凑型且高性能的入门级火花直读光谱仪来进行氮分析，所以FM EXPERT是他们理想的分析设备。大多数钢制品要求氮保持在最小值，以避免机械性能不一致、焊接钢的热影响区脆化、低温成形性差、应变老化以及在铸造过程中形成销孔。FM EXPERT性能优于同类产品，特别是对于低含量氮分析。三面开放的火花台，几乎可以测量任何尺寸的样品，从大的半成品到细小的线材。与同类系统相比，火花台内的新氩气流量管理系统可减少和延长火花台清理间隔时间。此外，基于波长实时校准和快速连接，仪器的再启动是非常高效的。所有这些特点都保证了仪器的最大可用性。除了创新的硬件技术之外，市场上用于快速和方便地识别牌号的最大金属数据库已经安装在FM EXPERT上。日立的GRADE Database牌号数据库能提供来自69个国家和标准中超过339000种金属材料的1200多万条记录。您只需几下点击就可以更新您仪器的牌号数据库，而不用费时研究规范和牌号目录。日立分析仪器产品业务发展经理Wilhelm Sanders说：“通过FM EXPERT，日立提供了无与伦比的性价比。现在我们可以满足低含量氮分析的需求，而以前只能用高端直读光谱仪才能满足。”

岛津PDA-8000光电发射光谱仪新品发布会隆重举行　　仪器信息网讯 2011年5月13日，“岛津PDA-8000光电发射光谱仪新品发布会”在岛津国际贸易(上海)有限公司北京分公司隆重举行，30余名来自钢铁、冶金、汽车等行业的企业质检中心负责人参加了此次发布会。岛津PDA-8000光电发射光谱仪新品发布会现场　　发布会上，岛津大型分析仪器事业部部长朱建农先生首先对参加此次发布会的各位嘉宾表示热烈欢迎。朱建农先生表示岛津的光电直读光谱分析仪器多年来在全世界的金属质量管理中发挥着重要作用，广泛应用于钢铁、有色、冶金、机械、汽车制造行业，在中国有着良好的客户基础。岛津大型分析仪器事业部部长 朱建农先生　　朱建农先生介绍说：“随着十二五的开始，国家要求提升精制钢的比例，这对于钢铁中的元素分析也提出了更高的要求，因而岛津开发了专门针对高端市场的PDA-8000光电发射光谱仪，这是岛津制作所经过数十年的技术积累研制而成，采用了最新的技术，能够实现高质量钢铁冶炼中，对于超低碳、超低氮以及酸溶铝的分析要求，以及有色金属冶炼中的高纯金属分析要求。由于其良好的性能，目前在国内已经有客户定制了该款仪器。”　　PDA-8000——针对高端市场的高品质光电发射光谱分析装置日本岛津制作所分析仪器开发事业部工程师 菅濑晶先生　　日本岛津制作所分析仪器开发事业部工程师菅濑晶先生对PDA-8000的设计及性能向与会嘉宾做了详细的说明。菅濑晶先生介绍说：“PDA-8000是一款针对高端市场的高品质光电发射光谱分析装置。仪器具有高灵敏度、高精度、高稳定性，软件操作简便以及节能等特点。此次，在仪器设计中，岛津公司从激发系统、分光系统、测光系统以及软件数据处理系统都做了全新的改动和设计，从而保证了仪器的优异性能，并在低碳节能方面做出了创新。”　　人性化的分析软件——追求更加简便的操作，让仪器操作者成为应用维护专家岛津国际贸易（上海）有限公司PDA专家 于晓林先生　　岛津国际贸易(上海)有限公司PDA专家于晓林先生对PDA-8000的分析软件做了详细介绍：PDA-8000能够实时显示装置工作状态的细节、控制各部件的运转时间、进行维护保养管理和支持。更加简便的操作，使操作者轻松实现操作控制、故障判断及维护保养，减少了企业的售后服务费用，让仪器操作者成为应用维护专家。PDA-8000光电发射光谱仪　　报告结束后，在岛津公司工程师的带领下，与会来宾实地考察了PDA-8000光电发射光谱仪的操作使用情况，并对相关问题与岛津的工程师进行了充分的沟通和交流。通过考察，大家对于PDA-8000光电发射光谱仪有了更全面和直接的了解。参观现场　　关于岛津国际贸易(上海)有限公司　　岛津国际贸易(上海)有限公司是岛津制作所的海外分支机构，公司成立于1999年8月11日。全国有12个分公司，4个分析中心，50个技术维修点，成立岛津国际贸易(上海)有限公司的目的是为了拓展岛津制作所在中国国内的业务，满足顾客对于岛津公司及其附属公司生产的高科技分析和测试仪器、医疗器械及工业设备等产品日益增长的需要，更有效、更及时地提供优质的服务。