Firma:              Spectro

Modell:            Spectrolab L/M

Kommentar:   Dokumente deut.

Das SPECTROLAB L/M ist ein optisches Emissionsspektrometer für die Routine­analyse von Metallen und deren Legierungen. Das SPECTROLAB L/M wurde speziell für die Anforderungen der Qualitätssicherung in der metallerzeugenden und metallverarbeitenden Industrie entwickelt. Mit dem SPECTROLAB+L/M können Analysen vor Ort zuverlässig und einfach durchgeführt werden: Die Vollanalyse einer Probe erfolgt in weniger als 20 Sekunden. Dabei lassen sich mit dem SPECTROLAB L bis zu 48 Elemente, und mit dem SPECTROLAB M bis zu 64 Elemente vom Spurenbereich bis zu hohen Konzentrationen simultan bestimmen.

Die Unempfindlichkeit des SPECTROLAB gegen Temperaturschwankungen, Erschütterungen und Staub ermöglicht den Einsatz in unmittelbarer Nähe zur Produktion, was die Zeit von der Probenahme bis zum Analysenresultat auf ein Minimum reduziert.

Der Einsatz von Lichtleitern zur Übertragung des emittierten Lichtes steigert die Genauigkeit, die Langzeitstabilität und die Flexibilität des SPECTROLAB L/M: Das Gerät kann bis zu vier optische Systeme enthalten - eine UV-Optik und drei Luftoptiken. Jedes optische System ist für einen bestimmten Wellenlängen­bereich optimiert, was die analytische Leistungsfähigkeit erhöht. Die Auswahl der am besten geeigneten Spektrallinie wird selbst bei komplexen Analysen­programmen gewährleistet.

Die Möglichkeit der Messung eines Elementes mit der gleichen Spektrallinie in verschiedenen optischen Systemen erlaubteine zusätzliche Kontrolle metallurgisch wichtiger oder teurer Legierungselemente. Für die Luftoptiken erfolgt die Lichtabnahme mit Hilfe der Lichtleiter in verschiedenen Winkeln bzw. Teil­bereichen der Entladung. Dies erlaubt über einen großen Konzentrations­bereich eine von Interelementeffekten nahezu freie Kalibration; ein großer Vorteil bei der Analyse komplexer Legierungen.

Die UV-Optik wird nur für Spektrallinien mit Wellenlängen unterhalb von 210 nm verwendet.

Ein Nachrüsten oder eine Modifikation von optischen Systemen wird ebenfalls durch die Verwendung von Lichtleitern erleichtert. So mit können sowohl die analytischen Programme um einzelne Elemente erweitert werden, als auch komplexe Programmänderungen durchgeführt werden.

Der Anregungsgenerator des SPECTROLAB L/M ermöglicht neben einer Funkenentladung zur Bestimmung von Legierungselementen auch eine bogen-ähnliche Entladung für das Messen von Spuren. Die interne Stabilisierung des Anregungsgenerators verhindert Beeinträchtigungen der Meßergebnisse auf­grund von Netzspannungsschwankungen.

Das SPECTROLAB L/M ist ein ideales Analysensystem zur Produktionskontrolle und Qualitätssicherung in der Metallindustrie.

Der Aufbau des SPECTROLAB L/M

Im unteren Teil des Gerätes befinden sich die Luftoptiken. Sie sind nach der Paschen-Runge-Aufstellung aufgebaut. Aufgrund der speziellen SPECTRO Herstellungsmethoden ist keine Temperaturstabilisierung zwischen -1 0 und +30 Grad Celsius notwendig. Alle Komponenten sind mit Spezialschrauben gesichert, so daß eine Stoßunempfindlichkeit bis zu 20g gewährleistet wird.

Der Durchmesser des Rowlandkreises beträgt 750 mm und ermöglicht so die effiziente und kompakte Bauweise. Das holographische Gitter hat eine Teilung von 1800 bis 3600 Strichen pro mm, abhängig vom von der Optik abzu­deckenden Wellenlängenbereich. Eine mittlere Dispersion von 0.37- 0.78 nm/ mm, in der ersten Ordnung, wird erreicht.

Der nutzbare Wellenlängenbereich liegt zwischen 210 und 800 nm. Die UV-Optik befindet sich in einem mit Stickstoff gefülltem Tank direkt hinter dem Funkenstand. Hier liegt der nutzbare Wellenlängenbereich zwischen 140 (SPECTROLAB M) oder 165 (SPECTROLAB L) und 230 nm.

Das SPECTROLAB L kann mit bis zu 48 analytischen Kanälen ausgestattet werden; das SPECTROLAB M mit bis zu 64 Kanälen.

Das Diskettenlaufwerk befindet sich hinter einer Klappe unterhalb des Bedien­erpultes des SPECTROLAB L. Der interne Mikrocomputer (EPC 386) befindet sich zusammen mit den Elektronikkarten, die das Gerät steuern, an der linken Seite des Models L.

Das Diskettenlaufwerk des SPECTROLAB M befindet sich zusammen mit dem

internen Mikrocomputer (EPC 386) im Elektronikeinschub an der Geräte­rückseite. Dort befinden sich auch alle Elektronikkarten. Die Karten (Europa­standard PC Karten) sind leicht auszuwechseln, ihre Funktionsfähigkeit wird durch Leuchtdioden angezeigt.

Der Anregungsgenerator befindet sich in der linken Geräteseite über dem Elektronikeinschub beim SPECTROLAB L und im vorderen Teil des Instruments beim SPECTROLAB M.

internen Mikrocomputer (EPC 386) im Elektronikeinschub an der Geräte­rückseite. Dort befinden sich auch alle Elektronikkarten. Die Karten (Europa­standard PC Karten) sind leicht auszuwechseln, ihre Funktionsfähigkeit wird durch Leuchtdioden angezeigt.

Der Anregungsgenerator befindet sich in der linken Geräteseite über dem Elektronikeinschub beim SPECTROLAB L und im vorderen Teil des Instruments beim SPECTROLAB M.

Die Paschen-Runge-Aufstellung

Der nutzbare Spektralbereich beim SPECTROLAB L/M liegt zwischen 21 0 und 800 nm wenn ein Quarzlichtleiter verwendet wird. Kürzere Wellenlängen werden nicht durch das Quarz geleitet, sondern im Lichtleiter völlig absorbiert.

In Luft werden Wellenlängen bis zu 190 nm durchgelassen (z.B. C 193.1 nm). Bei Verwendung noch kürzerer Wellenlängen, wie z.B. P (178.3 nm), S (180.7 nm), B (182.6 nm) usw., muß der Lichtstrahl durch ein inertes Gas (Argon oder Stickstoff) oder Vakuum geleitet werden.

Das optische System in der Paschen-Runge-Aufstellung besteht aus einem A-Rahmen, auf dem Eintrittsspalt, Gitter, Austrittsspalt und Photomultiplier ange­brachtsind. Das Lichtvom Funkenstand wird durch Lichtleiter zum Eingangsspalt geleitet. Durch den Eintrittsspalt wird das Licht auf das Gitter fokussiert, welches das Licht in seine einzelnen Wellenlängen aufspaltet.

Auf dem Rowlandkreis werden Austrittsspalte so exakt positioniert, daß nur das Licht einer festgelegten Wellenlänge den Spalt passieren kann. Hinter jedem Spalt befindliche Photomultiplier wandeln das auftreffende Licht in einen Strom von Elektronen um (bekannt als Photostrom), der proportional zur Lichtintensität ist.

Die UV-Optik

Wie bereits erwähnt, werden Wellenlängen unterhalb von 200 nm in Luft und Wasserdampf absorbiert.

Um Elemente wie C, P, S, oder B messen zu können, die optimale Wellenlängen

unterhalb von 200 nm haben, ist eine luftfreie Umgebung notwendig. Aus diesem Grund ist die direkt hinter dem Funkenstand befindliche UV Optik mit Stickstoff auf Atmosphärendruck gefüllt.

Der Stickstoff zirkuliert durch den Tank und einen Gasreiniger. Diese Zirkulation wird durch eine Membranenpumpe im rechten Teil das Gerätes erzeugt. Das Reinigungssystem entfernt Sauerstoff oder Wasser aus dem Stickstoff, was durch ein Leck oder durch Verunreinigung des Gases beim Füllen des UV Tanks in das System gelangt sein können.

Die Stickstoffreinigung verwendet Kartuschen mit „oxisorb"—zur Sauerstoff­bindung—und „hydrosorb"—um andere Gase, hauptsächlich Wasserdampf, zu entfernen.

Das abgeschlossene Gassystem ermöglichteine wartungsfreie Atmosphäre, die für Wellenlängen bis zu 140 nm durchlässig ist.

Die Konstruktion der UV Optik ähnelt der Konstruktion der Luftoptiken: Eintittsspalt, Gitter und Austrittsspaltsind beim SPECTROLAB L auf einem schmalen optischen A-Rahmen positioniert.

Hier werden die Austrittsspalte nicht einzeln gesetzt. Die Austrittsspalte aller zu analysierenden Elemente befinden sich in einer Maske.

Teilweise wird das Licht mit Hilfe von Spiegeln zu den Photomultipliern geleitet.

Die UV Optik des SPECTROLAB M besteht aus einer größeren Konstruktion als beim SPECTROLAB L. Das erlaubtes, Linien in zweiter Ordnung zu messen, was die Nachweisgrenzen verbessert und Interelement Effekte verkleinert.

Der Aufbau des Funkenstandes

Beim Funkenstand handelt es sich um ein argongespültes Funkenstativ, beste­hend aus einem Messingblock zur Wärmeableitung. Vom Funkenstand aus wird das analytische Lichtgleichzeitig zu mehreren optischen Systemen übertra­gen:

•            Licht im direkten Strahlengang zur UV Optik

•            Licht über Lichtleiter zu den Luftoptiken

Der Funkenstand ist argongespült, um eine saubere Funkenanregung zu ermöglichen und um eine sauerstoffreie Atmosphäre zur Übertragung von Wellenlängen unterhalb von 200 nm zu schaffen. Ein konstanter Argonstrom schütztvor Verunreinigung der Funkenstandatmosphäre. Der Funkenstand wird von drei Argonströmen versorgt:

•            Ein schwacher Strom fließt, wenn die Anregung ausgeschaltet ist. Dieser Argonstrom sichert ein sauerstoffreies Milieu und erlaubt dadurch jeder-zeit einen schnellen Start des Systems auch nach langen Standzeiten.

•            Der konstante Strom fließt, wenn die Anregung eingeschaltet ist, aber keine Messung durchgeführt wird. Dieser stärkere Argonstrom hält den Funkenstand sauerstoffrei und dient als „stand by” Modus des SPECTROLAB L/M.

•            Der analytische Strom wird nur eingeschaltet, wenn der <Start> Knopf gedrückt wurde und eine Messung durchgeführt wird. Er läßt sich aber auch manuell durch Verwendung des Menüpunktes „Argonfluߔ oder der Tastenkombination <Alt> + <F> einschalten.

In der Mitte der Funkenstandplatte befindet sich eine Öffnung. Diese Öffnung ist mit der abzufunkenden Probe vollständig abzudecken. Um den Sicherheitsskreislauf zu schließen, muß der Probenhalter Kontakt mit der Probe haben. Der Probenhalter kann mit Hilfe der Schraube auf die Höhe der Probe eingestellt werden.

Im unteren Teil des Funkenstandes befindet sich die Elektrode im Elektroden­halter.

Beim Abfunken wird etwas Material der Probenoberfläche verdampft und angeregt. Das daraus entstehende Licht wird zu den optischen Systemen übertragen.

Der Anregungsgenerator

Die Anregung einzelner Atome ist notwendig, um die zur Analyse des Element­gehaltes notwendige optische Emission zu verursachen. Die dem Material zugeführte Energie ist so hoch, daß Material verdampft und der Dampf angeregt wird.

Die Zündung des Funkens erfolgt über eine Hochspannung, die mit geringer Stromstärke die Strecke zwischen Probe und Elektrode ionisiert und damit

elektrisch leitend macht. Damit kann der Gleichstrombogen fließen und die Probe so stark erhitzen, daß ein zum Leuchten angeregter Metalldampf entsteht.

Der Vorgang der Gleichstrombogenentladung ereignet sich 25 bis 600 mal pro Sekunde (25 bis 600 Hz). Die Entladung wird als Funken-oder „bogenähnlich° bezeichnet, was von der gewählten Stromamplitude und der Entladungsdauer abhängt.

Hohe Amplitude und kurze Entladungsdauer kennzeichnetdie Funkenentladung, kleine Amplitude und lange Entladungsdauer kennzeichnet die bogenähnliche Entladung. Die Anregungsparameter werden von SPECTRO während der Herstellung des Gerätes hinsichtlich der Anforderungen des Kunden festgelegt.

Für die funkenähnliche Entladung wird die elektrische Energie in einem Kondensator gespeichert und über eine Funkenstrecke entladen, bei der die Probe als Kathode geschaltet ist. Beim Hochspannungsfunken (15-30 kV) ist die Spannung so hoch, daß der Kondensator sich über die Funkenstrecke selbst entlädt. Bei dem Mittelspannungsfunken (800.1200 V) wird die Funkenstrecke durch eine Hochspannung mit geringer Stromstärke ionisiert und dadurch kurzgeschlossen, so daß sich der Kondensator entladen kann.

Eine Funkenentladung liefert generell eine bessere analytische Genauigkeit für höhere Konzentrationen, während die bogenähnliche Entladung bessere Nach­weisgrenzen und genauere Ergebnisse im Spurenbereich liefert.

Die Spektrallinien werden sorgfältig gemäß den verwendeten Entladungsarten ausgewählt. Spektrallinien, die von ionisierten Atomen ausgesendet werden, werden bei Funkenentladungen verwendet. Emissionslinien von Atomen im Grundzustand kommen bei bogenähnlichen Entladungen zum Einsatz.

Technische Daten

Abmessungen

Breite: 750 mm Tiefe : 1 100 mm Höhe : 1550 mm

Gewicht

ca. 350 kg

Spektrometeroptiken

•            Maximal 48 Analysenkanäle für das SPECTROLAB L

•            Maximal 64 Analysenkanäle für das SPECTROLAB M

•            Maximal 4 optische Systeme (3 Luftoptiken; 1 UV Optik)

•            Temperaturunempfindliche Konstruktion

•            Paschen-Runge-Aufstellung

•            Durchmesser des Rowlandkreises: 750 nm

•            Nutzbarer Wellenlängenbereich:       165-800 nm [SPECTROLAB L]

140-800 nm [SPECTROLAB M]

•            Holographische Gitter

•            Gitterträgermaterial: Zerodur

•            UV System: Abgeschlossener gasgefüllter Tank Wartungsfrei

•            Automatisches Reinigungssystem

•            Argongespülter Lichtweg

Optische Systeme

Luftoptiken

Gitter                              Wellenlänge                  Reziproke Dispersion

(Striche pro mm)           (nm)                               (nm/mm 1. / 2. Ordnung)

1800                               200-800                          0.78 / —

2400                               200-590                          0.55 / —

3600                               200-410                          0.37 / 0.185

UV Optik

2400                            165-230                                   0.55 / —

3600                            165-210                                   0.37 / 0.185

Funkenerzeuger

•            Unipolare Entladungscharakteristik

•            HEPS-Technik (Hochenergetischer Vorfunken)

•            Variierbare Entladungsparameter (für das analytische Programm optimiert)

•            Halbleitergesteuert

•            Intern stabilisiert

•            Anregungsparameter: Frequenz : 25, 50, 100, 200, 300, 400, 600 Hz

Induktivität : 30, 130 µH

Kapazität : 2.2, 4.7, 6.9, 10.0, 12.2,14.7,16.9µF Widerstand: 1, 2, 15, 16 SZ

Funkenstand

•            Funkenstand für große Proben (bis 30 kg)

•            Argongespült (geringer Verbrauch)

•            Probenhalterung für schnellen Probenwechsel optimiert

•            Schnell wechselbare Probentischplatte

Spektrometersteuerung und Datenverarbeitung

Spektrometersteuerung

•            Integrierter Mikroprozessor (EPC 386) für industrielle Anwendungen

•            14 bit Analog/Digitalwandler

•            RS 232 (V24) Schnittstelle

•            MS-DOS Betriebssystem

Datenverarbeitung

•            80386SX CPU

•            1 MByte RAM

•            16 MHz interne Taktfrequenz

•            Akkugepufferte Uhr mit Kalender

•            3.5" Diskettenlaufwerk, 1.44 MByte

•            40 MByte Festplatte

•            14" VGA Farbmonitor; Auflösung:      720x400 (Text)

640x480 (Grafik)

•            Integrierte Tastatur mit Zehnerblock und Funktionstasten

•            9 Nadeldrucker; 3 Kbyte Speicher Schreibgeschwindigkeit 120 Zeichen pro sek.

80/132 Zeichen pro Zeile

Software

Betriebssystem MS-DOS

Analytische Software

•            Ausgabe von Konzentrationen, Intensitäten, Intensitätsverhältnissen

sowie von rekalibrierten und korrigierten Intensitätsverhältnissen

•            Analysenergebnisse in beliebigen Konzentrationseinheiten (Prozent,

ppm)

•            Mittelwertbildung aus Einzelmessungen

•            Statistische Angaben (RSD, CV)

•            Konzentrationsabhängige Spektrallinienumschaltung

•            Additive und multiplikative Interelement-Korrekturen

•            Berechnung von Eichkurven mit Hilfe von Eichpolynomen und/oder polygonen

•            Matrixkorrekturen

•            Werkstoffspezifische Rekalibration

•            Globalrekalibration

•            Automatische Reproduzierbarkeitskontrolle

•            Anzeige bei Eichkurvenüberschreitung

•            Eingabe von Kenndaten (Probennummer, Qualität, usw.)

•            Datenübertragung an externe Rechner, weitere Drucker und Bildschirme

•            Automatische Hardware-Funktionskontrolle

•            SATEUS (SAmple TEst of USefulness)

•            SEREPS (SEIF REgulating Pre-Spark)

•            SETEME (SEcurity TEst for MEasurement)

•            PIMS (Analyse von metallischen/ungelösten Komponenten von Alumini­um, Bor, Titan und Calcium) [SPECTROLAB M]

Analysen-Software (Optionen)

•            SAFT (Spark Analysis For Traces) [SPECTROLAB M]

•            PIMS [SPECTROLAB L] (Standard für 1 Element im SPECTROLAB M)

Kalibrations Software

•            Manuelle oder automatische Anwahl der Ordnung der Polynom- und Polygonzüge

•            Berechnung der spektralen Interferenzen und Interelementkorrekturen

•            Graphische Darstellung der Eichkurven und der berechneten Korrektu­ren mit Zoom-Funktion.

•            Markierung unterschiedlicher Eichprobengruppen

•            Datenbank für Eichproben und Kalibrationsdaten

Datenverarbeitungs-Software

Standard für SPECTROLAB L/M

•            Werkstoffdatei

•            Datenübernahme von externen Rechnern

•            Datenbanksoftware

•            Datenbankinterface für verschiedene Formate

Optionen für SPECTROLAB L,

Standard für SPECTROLAB M

•            SPC/SQC-Software für zusätzliche statistische und graphische Auswer­tungen

•            Kundenspezifischer Ausdruck

Optionen für SPECTROLAB L/M

•            Werkzeugnisse

Elektrischer Anschluß

•            Anschluß: 230 V +10% /15% 50 oder 60 Hz

•            Leistungaufnahme:    900 VA maximal

200 A in Bereitschaftstellung

•            Netzsicherung: 16 A träge

Optionen

•            Probenadapter für kleine Proben, Drähte und dünne Bleche [SPECTROLAB M]