设备故障诊断 - 光谱仪器诊断

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1．红外光谱仪

(1)红外光谱仪的原理

红外光谱仪是利用物质吸收不同波长的红外辐射特性，对物质分子结构和化学组成进行分析的仪器。红外光谱仪通常由光源、单色器、探测器和计算机处理信息系统组成，根据分光装置的不同，可分为色散型和干涉型。

每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，红外光谱仪将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱，分析人员可以据此对分子进行结构分析和鉴定。

(2)红外光谱仪的应用

红外光谱仪可以对化合物进行鉴定和定量的分析，并对化学反应动力学、晶变、相变、材料拉伸与结构的瞬变关系进行研究。企业通常利用红外光谱仪进行设备油液的分析和监测。

2．原子发射光谱仪

(1)原子发射光谱仪的原理

原子发射光谱仪是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组成。不同物质是由不同元素的原子组成，而原子是由一个结构紧密的原子核和外围绕着不断运动的电子组成，每个电子处在一定的能级上，具有一定的能量。

在正常情况下，原子处于稳定状态，它的最低能级可使原子处于稳定状态，但当原子受到外界能量（如热能、电能等）的作用时，原子由于与高速运动的气态粒子和电子相互碰撞而获得了能量，使原子中外层的电子从基态跃迁到高能级上。原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，形成发射光谱。

(2)原子发射光谱仪的应用

原子发射光谱仪可以用于有色金属、钢铁及其合金的分析；核工业产品的分析，包括核燃料、核材料等；化学化工产品的分析，包括化学试剂、无机材料、化妆品油类等。

3．原子吸收光谱仪

(1)原子吸收光谱仪的原理

原子吸收是指呈气态的原子可以吸收由同类原子辐射出的特征谱线的现象。基态（原子能量最低、特性最稳定的状态）原子吸收了能量，最外层的电子产生跃迁，从低能态跃迁到激发态。当辐射投射到原子蒸汽上时，女口果辐射波长相应的能量等于原子吸收光谱仪子由基态跃迁到激发态所需要的能量，就会引起原子对辐射的吸收，进而产生吸收光谱。

原子吸收光谱是根据郎伯一比尔吸收定律来确定样品中化合物的含量。各种物质的元素都有特定的吸收光谱和摩尔吸光度，各种元素都将优先吸收特定波长的光，因为每种元素需要消耗一定的能量使其从基态变成激发态。

检测过程中，基态原子吸收特征辐射，原子吸收光谱仪通过测定基态原子对特征辐射的吸收程度，从而测量被测物质的元素含量。其具体过程是：仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，然后被蒸汽中待测元素基态原子所吸收，最后由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

(2)原子吸收光谱仪的应用

原子吸收光谱仪具有灵敏、准确、简便等特点，被广泛地用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析工作。