火花激發(fā)光源概述以及特征

光源是用來激發(fā)光譜的，光源這個名稱有雙重含義，可以用來指裝在電極架上樣品所發(fā)生的光；也可用來指促使樣品激發(fā)光譜的發(fā)生器。當然兩者是聯(lián)系在一起的。這一章主要討論光電直讀光譜儀上使用的低壓火花激發(fā)光源。

概述

作為光譜分析的光源都具有兩個作用過程。首先，把樣品中的成分元素蒸發(fā)離解；其次，把這些蒸發(fā)出來的元素的原子激發(fā)使之產(chǎn)生特征光譜。樣品中成分元素的蒸發(fā)離解將涉及樣品的成分、物理性質(zhì)及化學性質(zhì)。例如，樣品內(nèi)的結(jié)晶組織、熱處理情況、樣品的尺寸、幾何形狀、樣品成分元素的沸點及蒸氣壓間的差異、樣品成分元素與周圍大氣的反應(yīng)等。把蒸發(fā)出來的元素的原子激發(fā)，自然和光源發(fā)生器性能有關(guān)。

光電直讀光譜儀上使用的低壓火花激發(fā)光源的主要優(yōu)點是：

（1)與電弧相比，有較好的穩(wěn)定性。用于定量分析，分析結(jié)果的重復(fù)性好，有利于提高分析的準確度。

（2）譜線的自吸比較小。

（3）用于難激發(fā)元素的分析。

（4）一般情況下，電極頭溫度比電弧低，可用于低熔點的金屬及合金的分析。

主要的缺點：

（1）靈敏度較差，不適用于痕量元素的測定。

（2）光譜中背影較大，特別是在紫外區(qū)域更為嚴重。

火花放電特性

電花放電特性和電弧不同，在電弧中是電極物質(zhì)被灼熱蒸發(fā)進入弧柱，依靠粒子之間碰撞而激發(fā)。而電花放電則由導電管道和電極物質(zhì)蒸氣噴射火矩兩者構(gòu)成火花在電極之間擊穿時，在電極間形成的很細的導電管道中，氣體被強烈電離。管道形成后，電容通過管道放電，在短時間內(nèi)釋放大量能量，最大電流密度可達到10°～10A/cm2，使管道具有很高的溫度（10000℃以上）。管道形成以后，即以1~5000m/s的速度劇烈擴張，形成沖擊波前溫度迅速下降，我們可以聽到電火花放電的噼啪聲。

電花擊穿后，電壓急劇下降，電流密度降低，光源的性質(zhì)實際轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀?。電容器?/span>

過管道在電極表面接觸的區(qū)域中釋放大量能量，使電極物質(zhì)呈現(xiàn)一股發(fā)光蒸氣噴射出來，

其噴射速度約10cm/s，通常稱火炬。每次放電都在電極兩端表面不同的地方產(chǎn)生新管道，因此，火炬也在表面不同的地方產(chǎn)生。電極上每單位電花直徑約為0.2mm。在實際分析時，曝光時間1~2min，將發(fā)生幾千次擊穿，因此，作用的面積并不很小，雖然管道溫度很高，火炬噴射使電極物質(zhì)強烈灼熱，但由于每次擊穿面積不大，時間很短，電極頭灼熱并不顯著，單位時間內(nèi)進入放電區(qū)的物質(zhì)也沒有電弧那樣多。