Лазерный анализатор элементного состава LEA-S500
Мощный атомно-эмиссионный спектральный анализатор с многоканальной регистрацией спектра.
Лазерный анализатор элементного состава LEA-S500 работает по методу LIBS и является современным мощным атомно-эмиссионным спектральным прибором с многоканальной регистрацией спектра, который позволяет определить элементный (оксидный) состав пробы за считанные минуты.
Основные преимущества анализатора элементного состава LEA‑S500:
- Простая пробоподготовка. Для твердых материалов пробоподготовка не требуется или применяется простая механическая, прозрачные объекты шлифуются, а порошки прессуются или наносятся на клейкую ленту;
- Универсальность. Одновременный многоэлементный анализ различных материалов без переналадки прибора;
- Высокая скорость анализа. Многоэлементный количественный анализ пробы с учетом пробоподготовки занимает от 1 до 15 минут, а качественный анализ 50 элементов проводится за 5 минут, при этом определение однородности материала с учетом 400 измерений требует 7 минут;
- Гибкость выполнения анализа. Исследование образцов различной формы и размеров (минимальный размер образца составляет 0,5 мм);
- Малая масса вещества необходимого для анализа. Для анализа достаточно 50 нанограмм исследуемого материала;
- Широкий диапазон элементов (от H до U) и концентраций (от 0,01 ppm до 100%);
- Высокая чувствительность и прецизионность измерений;
- Очистка загрязненных поверхностей предварительными импульсами лазера;
- Интуитивно понятное программное обеспечение ATILLA 2.
Использование в спектральных приборах в качестве системы регистрации цифровых камер с многоэлементными приемниками излучения обусловлено целым рядом преимуществ перед традиционными системами регистрации.
- Возможность одновременной регистрации широкой области спектра;
- Высокое быстродействие, обеспечивающее регистрацию спектров, возбужденных частотными импульсными источниками, что позволяет осуществлять большое количество измерений за единицу времени (в нашем случае 20 раз в секунду);
- Широкая область спектральной чувствительности;
- Низкие собственные темновые сигналы (шумы);
- Широкий динамический диапазон.
Спектр титанового сплава c высоким разрешением спектральных линий
Воздействие на пробу двух последовательных лазерных импульсов (с задержкой по времени, не превышающей время жизни плазмы) обеспечивает существенный рост интенсивности и стабильности интенсивности спектральных линий по сравнению с одноимпульсным режимом возбуждения.
Специально разработанный двухимпульсный лазерный источник возбуждения спектров
В качестве приемника излучения в анализаторе элементного состава LEA-S500 применяется многоэлементная система регистрации спектра (цифровая камера 16 бит, c 2048 светочувствительными элементами) с высокой квантовой эффективностью в интервале волн 170-800 нм, высокой чувствительностью (до 1 ppb) и большим динамическим диапазоном — около 12000.
 |
 |
|
Карта распр. концентр. Na на поверхн. гранита, % |
Карта распр. концентр. Ве на поверхн. гранита, % |
Прибор поставляется вместе с программным обеспечением ATILLA 2, которое является мощным, интуитивно понятным программным инструментом для управления прибором и автоматизации измерений.
Общий вид программного обеспечения ATILLA 2
Программное обеспечение ATILLA 2 включает:
- Базу данных спектральных линий;
- Базу данных стандартных образцов;
- Базу данных (архив) проанализированных образцов.
Программное обеспечение ATILLA 2 обеспечивает:
- Автоматический анализ пробы;
- Калибровку и рекалибровку;
- Графическое отображение полученного спектра;
- Наблюдение поверхности образца, выбор любой точки или зоны для анализа;
- Разработку аналитических программ пользователем (подбор режимов возбуждения и регистрации спектров, выбор алгоритмов математической обработки спектральных линий, выполнение калибровки прибора);
- Контроль качества и достоверности результатов анализа;
- Распечатку результатов анализа, их математическую обработку;
- Хранение в памяти неограниченного количества аналитических программ;
- Управление анализатором и контроль состояния системы;
- Автокалибровку шкалы длин волн.
|
Области применения анализатора:
|
 |
 |
|
 |
Аттестованные методики выполнения измерений:
- Горные породы;
- Глины;
- Мел, доломит, сода;
- Железные руды;
- Кварцевый песок;
- Рутиловый концентрат;
- Цемент и шлаки;
- Стекло;
- Калийные удобрения;
- Огнеупоры (алюмосиликаты, магнезиты);
- Чугун;
- Магний и сплавы на его основе;
- Титан и сплавы на его основе;
- Медь и сплавы (латунь, бронза);
- Алюминий и сплавы на его основе;
- Низко- и среднелегированные стали;
- Высоколегированные стали.
- Фокусное расстояние коллиматорного объектива спектрографа, мм.: 500;
- Дифракционная решетка, штрихов/мм.: 1800;
- Линейная дисперсия на длине волны блеска, нм/мм.: 1.0;
- Диапазон регистрируемых длин волн спектров, нм.: 175-800;
- Спектральный диапазон, единовременно регистрируемый детектором (цифровой камерой), при определенном заданном положении дифракционной решетки – регион спектра, нм (диапазон уменьшается с увеличением длины волны): 20-30;
- Спектральное разрешение, нм/пиксель: 0,028;
- Длина волны блеска, нм: 270;
- Диапазон установки диаметра пятна лазерного излучения на поверхности пробы, мм.: 0,2-1,2;
- Поле зрения системы видеонаблюдения, мм х мм.: 1,2х1,2;
- Тип встроенного технологического лазера: полупроводниковый, 1мВт, 650-680 нм;
- Допустимые габаритные размеры анализируемых проб, мм.: от 12х12х2 до 75х75х40;
- Диапазон перемещения пробы (установленной на столике), осуществляемой системой позиционирования в двух взаимно перпендикулярных («XY») направлениях, мм.: ±5;
- Шаг перемещения пробы, осуществляемой системой позиционирования вдоль осей «XY», мкм.: 1;
- Среда рабочей камеры: воздух/разряженный воздух;
- Среда спектрографа: воздух/аргон;
- Остаточное давление в рабочей камере (в режиме откачки воздуха), мм.рт.ст.: 200;
- Время откачки воздуха из рабочей камеры, с.: 30;
- Тип системы возбуждения атомных эмиссионных спектров: лазерный;
- Тип лазера: твердотельный Nd:YAG, 2-импульсный;
- Длина волны генерируемого излучения, нм.: 1064;
- Средняя энергия импульса излучения, мДж.: 80-150;
- Диапазон установки времени задержки между двумя импульсами, мкс.: 0-20;
- Частота следования сдвоенных импульсов излучения, Гц.: 20;
- Длительность импульса излучения, нс.: 10-12;
- Система охлаждения лазера: автономная (вода – воздух);
- Электропитание: 220В, 50Гц;
- Потребляемая мощность, Вт, не более: аппаратный модуль (анализ) – 950, аппаратный модуль в режиме «StandBy» – 10, программно-аппаратный комплекс (персональный компьютер и его периферия) – 500.
- Время выхода на рабочий режим, мин., не более: 15;
- Время непрерывной работы, ч., не менее: 8;
- Габаритные размеры (без компьютера), мм.: 1100 х 550 х 750;
- Масса, кг.: 120.
LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) – современный аналитический метод элементного анализа, обеспечивающий высокоточный многоэлементный анализ химического состава пробы в режиме реального времени. Метод основан на возбуждении атомов элементов материала пробы импульсом лазерного излучения, сфокусированным на поверхность пробы, разложении излучения атомов элементов в спектр, измерении значения аналитических сигналов, пропорциональных интенсивности спектральных линий, и последующем определении массовых долей элементов с помощью калибровочных кривых.
Метод
В настоящий момент не существует общепринятого перевода на русский язык названия метода. В источниках информации можно встретить несколько вариантов названия: ЛАЭС – лазерная атомно-эмиссионная спектроскопия, ЛИЭС — лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия, АЭС-ПИЛ — атомно-эмиссионная спектроскопия плазмы индуцированной лазером.
Градуировочные графики
Функциональная зависимость аналитического сигнала от содержания элемента, выраженная в виде графика.
Спектр
Атомно-эмиссионный спектр – зарегистрированное изображение линейчатого спектра излучения, испускаемого атомами или ионами анализируемого вещества при его возбуждении. Интенсивность излучения зависит от температуры вещества и количества испускающих атомов или ионов. Длина волны отдельной спектральной линии определяется разностью энергий квантового перехода, атома (иона) из возбуждённого состояния в состояние с меньшей энергией. Структура квантовых уровней уникальна для каждого химического элемента, что позволят идентифицировать присутствие элемента в веществе по наличию спектральной линии.
Спектральный состав излучения лазерной плазмы любого химического элемента неповторим и уникален, что позволяет безошибочно идентифицировать по спектру присутствие элемента в пробе, а по интенсивности спектральной линии определить его концентрацию. Соответственно спектр многокомпонентного вещества включает спектральные линии всех химических элементов, входящих в его состав.
Блок-схема основных частей анализатора
Анализатор состоит из следующих основных частей: импульсного лазера; системы сбора, передачи и пространственного разложения оптического излучения на монохроматические составляющие – спектрографа; системы регистрации спектров (детектора) – цифровой камеры; программно-аппаратного комплекса (ПАК) управления системой, отображения, архивирования спектров и результатов анализа.
Исходным условием количественного анализа является наличие сигнала аналитического прибора на содержание в пробе определяемого компонента. Такой сигнал называется аналитическим сигналом, а кривая, иллюстрирующая зависимость аналитических сигналов от содержаний определяемых компонентов в образцах с сертифицированными их значениями (СО) — калибровочной (градуировочной) кривой. Вид калибровочных кривых существенным образом зависит от ряда факторов, которые определяют воспроизводимость и правильность измерений. При определении содержания элемента в анализируемой пробе по калибровочной кривой выполняется вычисление концентрации, соответствующей величине аналитического сигнала, зарегистрированного прибором.
Аналитический сигнал
Сигнал, содержащий количественную информацию о величине, связанной с содержанием элемента в материале и регистрируемой в ходе выполнения его элементного анализа.
Калибровочная кривая
Функциональная зависимость, устанавливающая соотношение полученных аналитических сигналов с соответствующими значениями содержаний элементов в используемом комплекте СО, выраженная в виде кривой (в идеальном случае — прямой).