eng
Выпуск #1/2022
Н. И. Силкова, А. С. Мокеров, Е. А. Тарасова
Опыт работы спектральной лаборатории на предприятии АО «НПО НИИИП-НЗиК»
Опыт работы спектральной лаборатории на предприятии АО «НПО НИИИП-НЗиК»
Просмотры: 1620
10.22184/2227-572X.2022.12.1.48.56
Лаборатория спектрального анализа центральной заводской лаборатории АО «НИИ измерительных приборов – Новосибирский завод имени Коминтерна» («НПО НИИИП-НЗиК») проводит входной контроль и мониторинг в процессе производства металлических сплавов на основе олова, железа, меди, алюминия, цинка. Атомно-эмиссионный анализ проводится с помощью двух спектральных комплексов. Первый включает спектрограф ИСП‑30 с анализатором МАЭС (многоканальный анализатор эмиссионных спектров), генератором «Везувий‑3» и штативом «Кристалл»; второй – на основе спектрометра «Экспресс». Показано, что аналитические возможностям «Экспресс» выше.
Лаборатория спектрального анализа центральной заводской лаборатории АО «НИИ измерительных приборов – Новосибирский завод имени Коминтерна» («НПО НИИИП-НЗиК») проводит входной контроль и мониторинг в процессе производства металлических сплавов на основе олова, железа, меди, алюминия, цинка. Атомно-эмиссионный анализ проводится с помощью двух спектральных комплексов. Первый включает спектрограф ИСП‑30 с анализатором МАЭС (многоканальный анализатор эмиссионных спектров), генератором «Везувий‑3» и штативом «Кристалл»; второй – на основе спектрометра «Экспресс». Показано, что аналитические возможностям «Экспресс» выше.
Теги: aperture ratio atomic emission express maes metal analysis spectral resolution spectrometer spectrum analyzer анализатор спектров анализ металлов атомно-эмиссионный маэс светосила спектральное разрешение спектрометр «экспресс»
Опыт работы спектральной лаборатории на предприятии АО «НПО НИИИП-НЗиК»
Н. И. Силкова, А. С. Мокеров, Е. А. Тарасова
Лаборатория спектрального анализа центральной заводской лаборатории АО «НИИ измерительных приборов – Новосибирский завод имени Коминтерна» («НПО НИИИП-НЗиК») проводит входной контроль и мониторинг в процессе производства металлических сплавов на основе олова, железа, меди, алюминия, цинка с целью обеспечения качества производимой предприятием продукции. Сортамент – от фольги и проволоки до толстолистового проката, плит и профилей. Атомно-эмиссионный анализ проводится с помощью двух спектральных комплексов. Первый включает спектрограф ИСП‑30 с анализатором МАЭС (многоканальный анализатор эмиссионных спектров), генератором «Везувий‑3» и штативом «Кристалл»; второй – на основе спектрометра «Экспресс». Для каждого типа основы подобраны унифицированные режимы генераторов «Везувий», обеспечивающие возможность одновременного определения всех необходимых элементов, как с малыми, так и большими концентрациями, а также оптимальные держатели проб в штативе «Кристалл». Построены графики выгорания и выбраны режимы с наиболее стабильной динамикой поступления материала проб в зону разряда, при этом не допускалось зашкаливание и самопоглощение аналитических и реперных линий элементов. Результаты анализа, получаемые в выбранных режимах, удовлетворяют требованиям точности, указанным в ГОСТ. Проведено сравнение аналитических возможностей используемых спектральных комплексов. Показано, что спектральный комплекс, созданный на основе ИСП‑30, уступает по аналитическим возможностям «Экспресс».
Ключевые слова: атомно-эмиссионный, спектрометр, спектральное разрешение, светосила, анализатор спектров, МАЭС, «Экспресс», анализ металлов
Введение
Лаборатория спектрального анализа (ЛСА) входит в состав Центральной заводской лаборатории АО «НПО НИИИП-НЗиК», крупнейшего предприятия радиоэлектронной промышленности в Новосибирской области. Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ) проводит анализ широкого спектра материалов: химические реактивы, лакокрасочные материалы, резинотехнические изделия, пластмассы, металлы и сплавы. Основная задача ЦЗЛ – входной контроль поступающих на территорию предприятия материалов с целью обеспечения качества производимой продукции. Непосредственно в ЛСА, в рамках входного контроля, проводится анализ металлопродукции на основе олова, железа, меди, алюминия, цинка. Список марок продукции, подлежащих контролю в ЛСА, приведен в табл. 1. Спектр сортамента – от фольги и проволоки до толстолистового проката, плит и профилей. Кроме входного контроля, ЛСА также участвует в мониторинге металлических изделий в процессе производства.
Согласно внутренним требованиям поступающие в лабораторию пробы должны сопровождаться документацией с указанием марки материала, которую необходимо подтвердить. В случае несоответствия состава материала указанной марке, она определяется проведением дополнительных анализов для установления действительного состава. При необходимости проводится дополнительный качественный визуальный анализ на стилоскопе. Все процедуры контроля проходят в соответствии с ГОСТами. В ЛСА есть возможность определения 6–15 элементов в зависимости от использованного комплекта ГСО и материала основы. ЛСА не имеет аккредитации – все заключения, выдаваемые лабораторией, действительны только на территории предприятия. В случае обнаружения несоответствия на входном контроле при необходимости экспертизы привлекается сторонняя аккредитованная организация.
Помимо основной деятельности, лаборатория взаимодействует с Новосибирским химико-технологическим колледжем имени Д. И. Менделеева. Так, в 2018–2020 годах на базе лаборатории проходили практику студенты, обучающиеся по специальности «Аналитический контроль качества химических соединений». Некоторые сотрудники ЦЗЛ являются выпускниками колледжа.
С компанией «ВМК-Оптоэлектроника» лаборатория начала сотрудничать с 2010 года, когда, в рамках программы технического перевооружения, была проведена модернизация спектрографа ИСП‑30.
Обустройство и оборудование ЛСА
Лаборатория спектрального анализа разделена на несколько участков.
На участке подготовки проб выполняются следующие операции: обезжиривание образцов, отбор проб для анализа на углерод и серу, механическая обработка образцов для проведения спектрального анализа. На участке установлены: сверлильный и наждачно-точильный станки, электропечь ПВК‑1,4-8 (для прокаливания фарфоровых лодок), два вытяжных шкафа фирмы ЛАБ-ПРО и технические весы.
На участке кулонометрического анализа и инфракрасной спектрометрии проводится определение массовой доли углерода и серы в сталях посредством сжигания стружки в потоке кислорода. Изначально участок был оснащен двумя экспресс-анализаторами на углерод АН‑7529М и аналитическими весами СЕ 224С. В 2019 году один из приборов был заменен на анализатор «МетавакCS‑30», поскольку появилась необходимость определения серы в некоторых марках стали.
На участке атомно-эмиссионного спектрального анализа проводится съемка и дешифровка спектров образцов металлов в ближней ультрафиолетовой области, а также визуальный анализ на стилоскопах. Изначально было установлено два кварцевых спектрографа ИСП‑30, укомплектованных генераторами ИВС‑28 и ИВС‑23, соответственно настроенных на дуговой и искровой режимы, микрофотометр МФ‑2 для фотометрирования фотопластинок и стилоскопы СЛ‑13 и «Спектр».
В 2010 году один из спектрографов ИСП‑30 модернизирован посредством установки анализатора МАЭС производства компании «ВМК-Оптоэлектроника» [1]. Второй спектрограф ИСП‑30 впоследствии был законсервирован, а в 2016 году заменен на спектрометр «Экспресс», укомплектованный генератором «Везувий‑3» и штативом «Кристалл» [2]. В том же году был списан микрофотометр МФ‑2. В 2017 году штатив ШТ‑23 и генератор ИВС‑28, установленные на ранее модернизированном спектрографе ИСП‑30, заменили на второй комплект из штатива «Кристалл» и генератора «Везувий‑3». После последней модификации прибор зарегистрировали как спектрометр «ИСП‑30 – МАЭС».
Одновременно со спектрометром «Экспресс» в лаборатории установили станок для заточки электродов – «Кратер 2». В 2019 году произведена плановая замена стилоскопа СЛ‑13 на СЛ‑15.
Оба спектрометра оснащены программой «Атом 3.3». На спектрометре «Экспресс» установлена версия от 15 августа 2016 года для операционной системы Windows 8. На спектрометре «ИСП‑30 – МАЭС» установлена версия от 18 апреля 2018 года для операционной системы WindowsXP.
В период эксплуатации спектрометра «Экспресс» опробовано несколько типов держателей для проб (рис. 1), наиболее удобным оказался образец под номером 2, так как позволяет зажимать образцы разного размера при минимальных усилиях.
Используемые методики анализа
В лаборатории используются методики анализа, приведенные в следующих ГОСТах (см. врезку).
Ни в одном из этих документов, ни в [3] нет указаний по работе с оборудованием, произведенным компанией «ВМК-Оптоэлектроника». Кроме того, это оборудование открыло перспективы широкого выбора линий анализируемых элементов и линий сравнения.
Однако, методики, приведенные в данных ГОСТах и в источнике [3], ориентированы на работу с приборами типа квантометров и спектрофотографов с использованием классических электрических генераторов, а не на работу с приборами в которых применяются матричные детекторы и полупроводниковые генераторы. В связи с этим с 2016 по 2020 год в лаборатории проводились работы по подбору аналитических линий элементов и линий элементов сравнения, а также по выбору оптимальных режимов работы генераторов. Приборы сознательно были разделены: на спектрометре «Экспресс» введены в основном режимы с низкой скважностью, а на спектрометре «ИСП‑30 – МАЭС» – с большой скважностью. Используемые режимы приведены в табл. 2.
Основная задача состояла в подборе режима, максимально унифицированного для каждого типа основы, с возможностью одновременного анализа по всем элементам с учетом как малых, так и больших концентраций, с минимальными затратами на подготовку проб и проведение анализа. Перевод проб в оксиды не рассматривался – анализ проводили исключительно по металлическим образцам. В качестве отправной точки взяли некоторые рекомендации из статей [4–7], в которых затрагивались вопросы выбора оптимальных режимов.
В целом выбор режимов проводили перебором параметров генератора в диапазоне от 3 до 25 А. Строили кривые выгорания и выбирали режимы с наиболее стабильной динамикой поступления материала проб в зону разряда. Учитывали наличие зашкалов в спектре основы, самопоглощение линий основы и элементов, выполнение корректировки спектров по заданным реперным линиям. Впоследствии, после появления функции привязки к реперному элементу, реперные линии убрали во всех основах, кроме алюминиевой и цинковой, так как корректировка спектров по реперному элементу в заданных режимах выполнялась не корректно.
Кроме того, в лаборатории проведена унификация формы угольных электродов. Ранее, до 2016 года, в лаборатории применяли электроды различной формы в соответствии с приведенными рекомендациями в паспортах комплектов. После сравнения спектров, полученных при использовании электродов разного профиля, выбор был сделан в пользу конического профиля с площадкой шириной в 2 мм и углом наклона в 60 градусов. Унификация электродов также позволила оставить без изменений базовую комплектацию лезвий на станке «Кратер‑2».
Выбор аналитических линий и линий сравнения проводили по снятым в новых режимах спектрам комплектов ГСО. В основном использовали линии, рекомендованные в паспортах к ГСО и приведенные в ГОСТах. При этом учитывали наличие «мертвых зон» на фотолинейках приборов. Критериями отбора были: отсутствие зашкала и самопоглощения при заданном режиме, по возможности отсутствие наложений линий других элементов. Кроме того, в большинстве случаев проводили ручную настройку границ линий для минимизации влияния окружения. В настройках акцент был сделан на «минимальный фон», в некоторых случаях указывался «фон под максимумом пика».
Кроме того, при подборе аналитических пар учитывали степень ионизации и значение энергии возбуждения линии. Значения энергии возбуждения были взяты из электронного источника [8], их по возможности сверяли с указанными в [9, 10]. Часть рекомендованных линий была нами заменена. Например, из-за небольших углов наклона графиков, рекомендуемые линии меди Cu I 324,7532 нм и Cu I 327,3954 нм практически во всех комплектах были заменены линиями Cu II 211,2100 нм, Cu II 219,2268 нм и Cu II 224,2618 нм. В качестве примера на рис. 2 приведены градуировочные графики меди из комплекта ИСО ЛГд. По той же причине линии молибдена Мо I 313,2594 нм и Мо I 317,0343 нм заменены на линии Mo II 277,540 нм и Mo II 281,615 нм. Линия Mo I 315,8166 нм не рассматривалась, поскольку она находится в «мертвой зоне».
Для каждого анализируемого элемента выбрали две аналитические пары – основную и вспомогательную. Для элементов с широким диапазоном определяемых концентраций (хром, никель) подобрали пары линий для низких и высоких концентраций. Например, линии хрома Cr II 205,5596 нм и Cr II 267,716 нм были использованы для низких концентраций (примерно до 5%), а линии Cr II 298,919 нм и Cr II 297,1899 нм – для высоких (от 5% и больше).
Отдельно стоит отметить прием, применяемый в лаборатории для анализа припоев. В ГОСТах приводятся методики, в которых требуется расплавлять припой под слоем канифоли и отливать стержни диаметром 8 мм и длиной не менее 50 мм, а в качестве противоэлектрода использовать аналогичный образец. Так как на анализ поступают образцы припоев в виде проволоки диаметром 1–2 мм, то описанный выше способ слишком затратный. В качестве альтернативы мы опробовали анализ пробы припоя в канале угольного электрода, а в качестве противоэлектрода использовали графитовый электрод, заточенный на конус.
Используемые в настоящее время режимы позволяют получать результаты, удовлетворяющие требованиям точности, указанным в ГОСТах. Кроме того, в работе часто приходится сталкиваться с тем, что масса образцов значительно отличается от массы ГСО. В основном это касается проволоки и фольги. Для решения этой проблемы в лаборатории используют два приема. Первый – намотка проволоки на сердечник и проведение анализа спирали вместе с сердечником, второй – многократное складывание с механической обработкой и последующий анализ на подложке из материала основы.
Сравнительные
характеристики приборов
Наличие в лаборатории двух разных спектрометров, характеристики которых приведены в табл. 3, позволяет сравнить их по степени удобства в эксплуатации.
Как видно из таблицы, приборы незначительно отличаются по рабочему спектральному диапазону, однако существенно различимы по практической разрешающей способности, расчет которой был проведен по формуле Rп = 103 λ Dl, взятой из [11], и по габаритам.
Проиллюстрируем разницу в разрешающей способности приборов на следующих примерах.
Линии сурьмы SbI 259,8073 нм и железа FeII 259,8369 нм не разрешаются в спектрах, полученных на «ИСП‑30 – МАЭС», и четко разделены в спектрах, снятых на спектрометре «Экспресс». В качестве примера на рис. 3 приведены спектры образца латуни из комплекта VSL3, снятые на «Экспрессе» и «ИСП‑30 – МАЭС».
Линии бериллия BeII 313,04219 нм и BeII 313,10667 нм не разрешаются в спектрах алюминиевых сплавов, снятых на «ИСП‑30 – МАЭС», и хорошо разделены в спектрах, снятых на «Экспрессе». Наглядно это продемонстрировано на рис. 4, где сравниваются спектры образца дюрали с содержанием бериллия в 0,0086%.
Замена при работе на «ИСП‑30 – МАЭС» линии AlI 309,27099 нм на линию AlI 396,15200 нм из-за того, что при малых концентрациях алюминия линия не разрешена.
Невозможно использовать ряд линий кобальта (CoI 340,5117 нм и CoI 345,3511 нм), ванадия (VII 310,2289 нм) и вольфрама (WI 330,0822 нм) в спектрах сталей, снятых на «ИСП‑30 – МАЭС», в виду их неразрешенности.
Кроме того, в фотодиодных линейках, установленных на приборах, присутствуют «мертвые зоны», что также накладывает определенные ограничения. Например, на спектрометре «Экспресс» в «мертвую зону» попадает линия висмута Bi I 306,772 нм. В то же время на спектрометре «ИСП‑30 – МАЭС» в «мертвую зону» попадает линия меди Cu II 224,2618 нм. Стоит также отметить, что спектрометр «ИСП‑30 – МАЭС» из-за массивного металлического корпуса чувствителен к пониженным температурам в помещении.
В результате охлаждения происходит смещение спектров, поэтому прибор приходится длительное время прогревать. Еще один минус спектрометра «ИСП‑30 – МАЭС» – низкая интенсивность спектра в коротковолновой области. Пример – линия меди Cu II 211,2100 нм в спектрах сталей, из-за чего от ее использования пришлось фактически отказаться.
В целом «ИСП‑30 – МАЭС» уступает по аналитическим возможностям спектрометру «Экспресс», однако в рамках повседневной работы вполне справляется с поставленными задачами.
ГСО для спектрального анализа
Широкий спектр анализируемых материалов предполагает наличие большой базы стандартных образцов в лаборатории. Сегодня в лаборатории используются ГСО и СОП производства ЗАО «Институт стандартных образцов», ЗАО «Мценскпрокат», ООО «Виктори-стандарт», ФГУП «ВИАМ» и «ЦНИИОлово»:
Стали и прецизионные сплавы производства ЗАО «Институт стандартных образцов»:
комплект ИСО 002 – ИСО 005 (ГСО 10117-2012) – для 08пс;
комплект ИСО УГ120 – ИСО УГ124 (ГСО 10231-2013) – для углеродистых сталей;
комплект ИСО УГ0л – ИСО УГ9л (ГСО 11018-2018) – для углеродистых сталей, 65г, У8, У10, 30ХГС, 40Х, 10ХСНД, ХВГ;
комплект ЛГ37а – ЛГ43а (ГСО 7546-99) – для 20Х13 и 14Х17Н2;
комплект ЛГ32д – ЛГ36д (ГСО 4506-92П – 4510-92П) – для 12Х18Н10Т;
комплект РГ10 – РГ18 (ГСО 8207-2002) – для Р6М5 и Р18;
комплект НГ15б – НГ17б (ГСО 6499-92 / 6501-92) – для 29НК;
комплект СОП 121 (СОП 16073-2016 – 16076-2016) – для 31Х19Н9МВБТ;
комплект СОП 116 (СОП 16061-2016 – 16064-2016) – для 15ХФ, 15ХМ;
комплект СОП 115 (СОП 16053-2016 – 16056-2016) – для 45Х14Н14В2М.
Бронзы, медь:
комплект М103 (ГСО 3145-85-3149-85) – для БрБ2 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М72 (ГСО 1751-80-1755-80) – для БрКМц3-1 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект VSB3.2 (ГСО 10902-2017) – для БрАЖ9-4 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект М14 (ГСО 2131-81 – 2135-81) – для анализа БрОФ4-0,25 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М152 (ГСО 2659-90П – 2663-90П) – для анализа БрО10Ф1 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М32 (ГСО 3200-85 – 3205-85) – для М0, М1 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М94 (ГСО 3514-86 – 3519-86) – для М2, М3 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А411 (М7) (СОП 4111-93 – 4116-93) – для БрАЖ9–4 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А381 (М18) (СОП 3811-92 – 3816-92) – для БрБ2 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А361 (М10) (СОП 3611-92 – 3615-92) – для БрАЖН10–4–4 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А546 (М53) (СОП 5461-2000 – 5465-2000) – для БрНЦрТ / ЗАО «Мценскпрокат».
Латуни:
комплект VSLS1 (ГСО 10892-2017) – для ЛС59–1 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSL3 (ГСО 10742-2016) – для Л63 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект М22 (ГСО 1448-78 – 1453-78) – для латуней типа ЛМцА / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М23 (ГСО 1457-78 – 1462-78) – для латуней типа ЛЖС / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М51 (ГСО 2349-82 – 2353-82) – для латуней типа ЛНКМц / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А377 (М2) (СОП 3771-92 – 3775-92) – для Л63 / ЗАО «Мценскпрокат».
Алюминий:
комплект Д1-Д16 (ГСО 11024-2018) – для Д16 / ФГУП «ВИАМ»;
комплект VSA5 (ГСО 10983-2017, 10984-2017, 10985-2017, 10988-2017, 10989-2017, 10990-2017) – для АД0, А5, А7 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSAV (ГСО 11370-2019, 11371-2019, 11372-2019, 11373-2019, 11374-2019) – для АД31, АМц / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSAC4 (ГСО 10820-2016) – для АМг3, АМг6 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSAC12 (ГСО 11301-2019, 11302-2019, 11303-2019, 11304-2019, 11305-2019, 11306-2019, 11307-2019, 11308-2019, 11309-2019) – для АК7, АК12 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект А511 (СОП 5111-10-5115-10) – для В95 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А443 (СОП 4431-2000 – 4435-2000) – для АМц / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А509 (СОП 5091-06 – 5095-06) – для 1915, 1925 / ЗАО «Мценскпрокат».
Олово и припои:
комплект СО для спектрального анализа олова (ГСО 669-75 – 672-75) – для припоев / ЦНИИОлово.
Цинк:
комплект VSZ2 (ГСО 10623-2015) – для Ц0, Ц1 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSZAM1 (ГСО 11073-2018, 11074-2018, 11075-2018, 11076-2018, 11077-2018, 11078-2018, 11078-2018, 11079-2018, 11080-2018) – для сплавов типа ЦАМ / ООО «Виктори-стандарт».
Внешний вид комплектов представлен на рис. 5. В планах – замена комплекта марочного олова от «ЦНИИОлово» на комплект олова от ООО «Виктори-стандарт». Все образцы для спектрального анализа представляют собой металлические цилиндры. Образцы очень удобны в работе, имеют хорошо оформленную маркировку. Старые ГСО, которые производили в СССР, были ориентированы на каждый конкретный тип материала и имели ограниченное количество нормированных элементов. ГСО российского производства имеют более широкие возможности, что позволило сократить количество используемых стандартов и расширить спектр определяемых элементов. Например, появилась возможность определения содержания галлия в алюминии марок А5 и А7.
Заключение
Модернизация и замена старого оборудования на приборы производства компании «ВМК-Оптоэлектроника» позволили расширить возможности лаборатории в выборе режимов анализа, аналитических линий элементов и линий сравнения. Удалось ускорить время проведения анализов, а также заметно снизить роль визуального анализа на стилоскопах.
Оборудование компактно и занимает заметно меньше пространства по сравнению с ранее установленным, удобно в эксплуатации.
Возможности оборудования, производимого компанией «ВМК-Оптоэлектроника», позволяют провести оперативный анализ металлических образцов различной конфигурации при минимальной подготовке проб и без использования специальных сред (вакуум, аргон), что очень важно в условиях производства.
Отдельно стоит отметить активное взаимодействие компании с пользователями оборудования, оперативное реагирование на возникающие проблемы, постоянное внимание и модернизацию оборудования в процессе эксплуатации.
Литература
Путьмаков А. Н., Попов В. И., Лабусов В. А., Борисов А. В. Новые возможности модернизированных спектральных приборов. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007;73(S):26–28.
Лабусов В. А., Гаранин В. Г., Зарубин И. А. Новые спектральные комплексы на основе анализаторов МАЭС. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017;83(1–II):15–20.
Буравлев Ю. М. Атомно-эмиссионная спектроскопия металлов и сплавов. Донецк: ДонНУ, 2000. 356 с.
Кузнецова Т. В., Федоров Ю. А. Разработка новых методик прямого АЭСА на модернизированном квантометре МФС‑6 с генератором «Везувий‑2». Материалы VIII Международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок. 14–17 августа 2007. С. 62–66. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
Гаранин В. Г., Путьмаков А. Н. О выборе режимов работы универсальных генераторов «Шаровая молния» и «Везувий». Материалы IX Международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок 19–22 августа 2008. С. 74–78. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
Ощепкова Е. В., Ситникова Н. В., Горбунова А. В. Влияние режимов генератора «Везувий‑2» на качество результатов спектрального анализа на примере алюминиевых сплавов. Материалы IX Международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок 19–22 августа 2008. С. 79–85. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
Ощепкова Е. В., Ситникова Н. В., Трофимова Е. В. Разработка методики определения химического состава латуни методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Материалы XII международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок 14–17 августа 2012. С. 76–81. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
NIST Atomic Spectra Database Lines Form. NIST Standard Reference Database 78. Last Update to Data Content: October 2020. Дата обращения: Июль 2020. Доступно: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database (дата обращения 03.10.2021).
Стриганов А. Р., Свентицкий Н. С. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизированных атомов: H, He, Li, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, Cl, Ar, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Kr, Xe, Cs. М.: Атомиздат, 1966. 900 с.
Зайдель А. Н., Прокофьев В. К., Райский С. М., Славин В. А., Шрейдер Е. Я. Таблицы спектральных линий. М.: Гостехиздат, 1952. 560 с.
Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И. Техника и практика спектроскопии. Серия «Физика и техника спектрального анализа». М.: Наука, 1972. 375 с.
References
Putmakov A. N., Popov V. I., Labusov V. A., Borisov A. V. New Possibilities of Modernized Spectral Instruments. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials. 2007;73(S):26–28. [in Russian].
Labusov V. A., Garanin V. G., Zarubin I. A. New Spectral Complexes Based on MAES Analyzers. Inorganic Materials. 2018;54(14):1443–1448. https://doi.org/10.1134/S0020168518140133.
Buravlev Yu. M. Atomic Emission Spectroscopy of Metals and Alloys. Donetsk: DonNU, 2000–356 p. [in Russian].
Kuznetsova T. V., Fedorov Yu. A. Development of New Techniques for Direct AESA on a Modernized MFS‑6 Quantum Meter with a Vesuvius‑2 Generator. Proceedings of the VIII International Symposium: Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok. August 14–17, 2007. PP. 62–66. Available at: http://www.vmk.ru/publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
Garanin V. G., Putmakov A. N. On the Choice of Operating Modes for Universal Generators Fireball and Vesuvius. Proceedings of the IX International Symposium Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok. 19–22 August 2008. PP. 74–78. Available at: http://www.vmk.ru / publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
Oshchepkova E. V., Sitnikova N. V., Gorbunova A. V. Influence of the Vesuvius‑2 Generator Modes on the Quality of Spectral Analysis Results on the Example of Aluminum Alloys. Proceedings of the IX International Symposium Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok. 19–22 August 2008. PP. 79–85. Available at: http://www.vmk.ru / publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
Oshchepkova E. V., Sitnikova N. V., Trofimova E. V. Development of a Method for Determining the Chemical Composition of Brass by Atomic Emission Spectroscopy. Proceedings of the XII International Symposium Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok / August 14–17, 2012. PP. 76–81. Available at: http://www.vmk.ru / publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
NIST Atomic Spectra Database Lines Form. NIST Standard Reference Database 78. Last Update to Data Content: October 2020. Available at: https://www.nist.gov / pml / atomic-spectra-database (accessed 3 october 2021).
Striganov A. R., Sventitsky N. S. Tables of Spectral Lines of Neutral and Ionized Atoms: H, He, Li, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, Cl, Ar, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Kr, Xe, Cs. M.: Atomizdat, 1966. 900 p. [In Russian].
Zaidel A. N., Prokofiev V. K., Raisky S. M., Slavin V. A., Shreider E. Ya. Tables of Spectral Lines. M.: Gostekhizdat, 1952. 560 p. [In Russian].
Zaidel A. N., Ostrovskaya G. V., Ostrovsky Yu.I., Technique and Practice of Spectroscopy. Series Physics and Technique of Spectral Analysis. Moscow: Nauka, 1972. 375 p. [In Russian].
Статья получена 12.01.2022
Принята к публикации 09.02.2022
Н. И. Силкова, А. С. Мокеров, Е. А. Тарасова
Лаборатория спектрального анализа центральной заводской лаборатории АО «НИИ измерительных приборов – Новосибирский завод имени Коминтерна» («НПО НИИИП-НЗиК») проводит входной контроль и мониторинг в процессе производства металлических сплавов на основе олова, железа, меди, алюминия, цинка с целью обеспечения качества производимой предприятием продукции. Сортамент – от фольги и проволоки до толстолистового проката, плит и профилей. Атомно-эмиссионный анализ проводится с помощью двух спектральных комплексов. Первый включает спектрограф ИСП‑30 с анализатором МАЭС (многоканальный анализатор эмиссионных спектров), генератором «Везувий‑3» и штативом «Кристалл»; второй – на основе спектрометра «Экспресс». Для каждого типа основы подобраны унифицированные режимы генераторов «Везувий», обеспечивающие возможность одновременного определения всех необходимых элементов, как с малыми, так и большими концентрациями, а также оптимальные держатели проб в штативе «Кристалл». Построены графики выгорания и выбраны режимы с наиболее стабильной динамикой поступления материала проб в зону разряда, при этом не допускалось зашкаливание и самопоглощение аналитических и реперных линий элементов. Результаты анализа, получаемые в выбранных режимах, удовлетворяют требованиям точности, указанным в ГОСТ. Проведено сравнение аналитических возможностей используемых спектральных комплексов. Показано, что спектральный комплекс, созданный на основе ИСП‑30, уступает по аналитическим возможностям «Экспресс».
Ключевые слова: атомно-эмиссионный, спектрометр, спектральное разрешение, светосила, анализатор спектров, МАЭС, «Экспресс», анализ металлов
Введение
Лаборатория спектрального анализа (ЛСА) входит в состав Центральной заводской лаборатории АО «НПО НИИИП-НЗиК», крупнейшего предприятия радиоэлектронной промышленности в Новосибирской области. Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ) проводит анализ широкого спектра материалов: химические реактивы, лакокрасочные материалы, резинотехнические изделия, пластмассы, металлы и сплавы. Основная задача ЦЗЛ – входной контроль поступающих на территорию предприятия материалов с целью обеспечения качества производимой продукции. Непосредственно в ЛСА, в рамках входного контроля, проводится анализ металлопродукции на основе олова, железа, меди, алюминия, цинка. Список марок продукции, подлежащих контролю в ЛСА, приведен в табл. 1. Спектр сортамента – от фольги и проволоки до толстолистового проката, плит и профилей. Кроме входного контроля, ЛСА также участвует в мониторинге металлических изделий в процессе производства.
Согласно внутренним требованиям поступающие в лабораторию пробы должны сопровождаться документацией с указанием марки материала, которую необходимо подтвердить. В случае несоответствия состава материала указанной марке, она определяется проведением дополнительных анализов для установления действительного состава. При необходимости проводится дополнительный качественный визуальный анализ на стилоскопе. Все процедуры контроля проходят в соответствии с ГОСТами. В ЛСА есть возможность определения 6–15 элементов в зависимости от использованного комплекта ГСО и материала основы. ЛСА не имеет аккредитации – все заключения, выдаваемые лабораторией, действительны только на территории предприятия. В случае обнаружения несоответствия на входном контроле при необходимости экспертизы привлекается сторонняя аккредитованная организация.
Помимо основной деятельности, лаборатория взаимодействует с Новосибирским химико-технологическим колледжем имени Д. И. Менделеева. Так, в 2018–2020 годах на базе лаборатории проходили практику студенты, обучающиеся по специальности «Аналитический контроль качества химических соединений». Некоторые сотрудники ЦЗЛ являются выпускниками колледжа.
С компанией «ВМК-Оптоэлектроника» лаборатория начала сотрудничать с 2010 года, когда, в рамках программы технического перевооружения, была проведена модернизация спектрографа ИСП‑30.
Обустройство и оборудование ЛСА
Лаборатория спектрального анализа разделена на несколько участков.
На участке подготовки проб выполняются следующие операции: обезжиривание образцов, отбор проб для анализа на углерод и серу, механическая обработка образцов для проведения спектрального анализа. На участке установлены: сверлильный и наждачно-точильный станки, электропечь ПВК‑1,4-8 (для прокаливания фарфоровых лодок), два вытяжных шкафа фирмы ЛАБ-ПРО и технические весы.
На участке кулонометрического анализа и инфракрасной спектрометрии проводится определение массовой доли углерода и серы в сталях посредством сжигания стружки в потоке кислорода. Изначально участок был оснащен двумя экспресс-анализаторами на углерод АН‑7529М и аналитическими весами СЕ 224С. В 2019 году один из приборов был заменен на анализатор «МетавакCS‑30», поскольку появилась необходимость определения серы в некоторых марках стали.
На участке атомно-эмиссионного спектрального анализа проводится съемка и дешифровка спектров образцов металлов в ближней ультрафиолетовой области, а также визуальный анализ на стилоскопах. Изначально было установлено два кварцевых спектрографа ИСП‑30, укомплектованных генераторами ИВС‑28 и ИВС‑23, соответственно настроенных на дуговой и искровой режимы, микрофотометр МФ‑2 для фотометрирования фотопластинок и стилоскопы СЛ‑13 и «Спектр».
В 2010 году один из спектрографов ИСП‑30 модернизирован посредством установки анализатора МАЭС производства компании «ВМК-Оптоэлектроника» [1]. Второй спектрограф ИСП‑30 впоследствии был законсервирован, а в 2016 году заменен на спектрометр «Экспресс», укомплектованный генератором «Везувий‑3» и штативом «Кристалл» [2]. В том же году был списан микрофотометр МФ‑2. В 2017 году штатив ШТ‑23 и генератор ИВС‑28, установленные на ранее модернизированном спектрографе ИСП‑30, заменили на второй комплект из штатива «Кристалл» и генератора «Везувий‑3». После последней модификации прибор зарегистрировали как спектрометр «ИСП‑30 – МАЭС».
Одновременно со спектрометром «Экспресс» в лаборатории установили станок для заточки электродов – «Кратер 2». В 2019 году произведена плановая замена стилоскопа СЛ‑13 на СЛ‑15.
Оба спектрометра оснащены программой «Атом 3.3». На спектрометре «Экспресс» установлена версия от 15 августа 2016 года для операционной системы Windows 8. На спектрометре «ИСП‑30 – МАЭС» установлена версия от 18 апреля 2018 года для операционной системы WindowsXP.
В период эксплуатации спектрометра «Экспресс» опробовано несколько типов держателей для проб (рис. 1), наиболее удобным оказался образец под номером 2, так как позволяет зажимать образцы разного размера при минимальных усилиях.
Используемые методики анализа
В лаборатории используются методики анализа, приведенные в следующих ГОСТах (см. врезку).
Ни в одном из этих документов, ни в [3] нет указаний по работе с оборудованием, произведенным компанией «ВМК-Оптоэлектроника». Кроме того, это оборудование открыло перспективы широкого выбора линий анализируемых элементов и линий сравнения.
Однако, методики, приведенные в данных ГОСТах и в источнике [3], ориентированы на работу с приборами типа квантометров и спектрофотографов с использованием классических электрических генераторов, а не на работу с приборами в которых применяются матричные детекторы и полупроводниковые генераторы. В связи с этим с 2016 по 2020 год в лаборатории проводились работы по подбору аналитических линий элементов и линий элементов сравнения, а также по выбору оптимальных режимов работы генераторов. Приборы сознательно были разделены: на спектрометре «Экспресс» введены в основном режимы с низкой скважностью, а на спектрометре «ИСП‑30 – МАЭС» – с большой скважностью. Используемые режимы приведены в табл. 2.
Основная задача состояла в подборе режима, максимально унифицированного для каждого типа основы, с возможностью одновременного анализа по всем элементам с учетом как малых, так и больших концентраций, с минимальными затратами на подготовку проб и проведение анализа. Перевод проб в оксиды не рассматривался – анализ проводили исключительно по металлическим образцам. В качестве отправной точки взяли некоторые рекомендации из статей [4–7], в которых затрагивались вопросы выбора оптимальных режимов.
В целом выбор режимов проводили перебором параметров генератора в диапазоне от 3 до 25 А. Строили кривые выгорания и выбирали режимы с наиболее стабильной динамикой поступления материала проб в зону разряда. Учитывали наличие зашкалов в спектре основы, самопоглощение линий основы и элементов, выполнение корректировки спектров по заданным реперным линиям. Впоследствии, после появления функции привязки к реперному элементу, реперные линии убрали во всех основах, кроме алюминиевой и цинковой, так как корректировка спектров по реперному элементу в заданных режимах выполнялась не корректно.
Кроме того, в лаборатории проведена унификация формы угольных электродов. Ранее, до 2016 года, в лаборатории применяли электроды различной формы в соответствии с приведенными рекомендациями в паспортах комплектов. После сравнения спектров, полученных при использовании электродов разного профиля, выбор был сделан в пользу конического профиля с площадкой шириной в 2 мм и углом наклона в 60 градусов. Унификация электродов также позволила оставить без изменений базовую комплектацию лезвий на станке «Кратер‑2».
Выбор аналитических линий и линий сравнения проводили по снятым в новых режимах спектрам комплектов ГСО. В основном использовали линии, рекомендованные в паспортах к ГСО и приведенные в ГОСТах. При этом учитывали наличие «мертвых зон» на фотолинейках приборов. Критериями отбора были: отсутствие зашкала и самопоглощения при заданном режиме, по возможности отсутствие наложений линий других элементов. Кроме того, в большинстве случаев проводили ручную настройку границ линий для минимизации влияния окружения. В настройках акцент был сделан на «минимальный фон», в некоторых случаях указывался «фон под максимумом пика».
Кроме того, при подборе аналитических пар учитывали степень ионизации и значение энергии возбуждения линии. Значения энергии возбуждения были взяты из электронного источника [8], их по возможности сверяли с указанными в [9, 10]. Часть рекомендованных линий была нами заменена. Например, из-за небольших углов наклона графиков, рекомендуемые линии меди Cu I 324,7532 нм и Cu I 327,3954 нм практически во всех комплектах были заменены линиями Cu II 211,2100 нм, Cu II 219,2268 нм и Cu II 224,2618 нм. В качестве примера на рис. 2 приведены градуировочные графики меди из комплекта ИСО ЛГд. По той же причине линии молибдена Мо I 313,2594 нм и Мо I 317,0343 нм заменены на линии Mo II 277,540 нм и Mo II 281,615 нм. Линия Mo I 315,8166 нм не рассматривалась, поскольку она находится в «мертвой зоне».
Для каждого анализируемого элемента выбрали две аналитические пары – основную и вспомогательную. Для элементов с широким диапазоном определяемых концентраций (хром, никель) подобрали пары линий для низких и высоких концентраций. Например, линии хрома Cr II 205,5596 нм и Cr II 267,716 нм были использованы для низких концентраций (примерно до 5%), а линии Cr II 298,919 нм и Cr II 297,1899 нм – для высоких (от 5% и больше).
Отдельно стоит отметить прием, применяемый в лаборатории для анализа припоев. В ГОСТах приводятся методики, в которых требуется расплавлять припой под слоем канифоли и отливать стержни диаметром 8 мм и длиной не менее 50 мм, а в качестве противоэлектрода использовать аналогичный образец. Так как на анализ поступают образцы припоев в виде проволоки диаметром 1–2 мм, то описанный выше способ слишком затратный. В качестве альтернативы мы опробовали анализ пробы припоя в канале угольного электрода, а в качестве противоэлектрода использовали графитовый электрод, заточенный на конус.
Используемые в настоящее время режимы позволяют получать результаты, удовлетворяющие требованиям точности, указанным в ГОСТах. Кроме того, в работе часто приходится сталкиваться с тем, что масса образцов значительно отличается от массы ГСО. В основном это касается проволоки и фольги. Для решения этой проблемы в лаборатории используют два приема. Первый – намотка проволоки на сердечник и проведение анализа спирали вместе с сердечником, второй – многократное складывание с механической обработкой и последующий анализ на подложке из материала основы.
Сравнительные
характеристики приборов
Наличие в лаборатории двух разных спектрометров, характеристики которых приведены в табл. 3, позволяет сравнить их по степени удобства в эксплуатации.
Как видно из таблицы, приборы незначительно отличаются по рабочему спектральному диапазону, однако существенно различимы по практической разрешающей способности, расчет которой был проведен по формуле Rп = 103 λ Dl, взятой из [11], и по габаритам.
Проиллюстрируем разницу в разрешающей способности приборов на следующих примерах.
Линии сурьмы SbI 259,8073 нм и железа FeII 259,8369 нм не разрешаются в спектрах, полученных на «ИСП‑30 – МАЭС», и четко разделены в спектрах, снятых на спектрометре «Экспресс». В качестве примера на рис. 3 приведены спектры образца латуни из комплекта VSL3, снятые на «Экспрессе» и «ИСП‑30 – МАЭС».
Линии бериллия BeII 313,04219 нм и BeII 313,10667 нм не разрешаются в спектрах алюминиевых сплавов, снятых на «ИСП‑30 – МАЭС», и хорошо разделены в спектрах, снятых на «Экспрессе». Наглядно это продемонстрировано на рис. 4, где сравниваются спектры образца дюрали с содержанием бериллия в 0,0086%.
Замена при работе на «ИСП‑30 – МАЭС» линии AlI 309,27099 нм на линию AlI 396,15200 нм из-за того, что при малых концентрациях алюминия линия не разрешена.
Невозможно использовать ряд линий кобальта (CoI 340,5117 нм и CoI 345,3511 нм), ванадия (VII 310,2289 нм) и вольфрама (WI 330,0822 нм) в спектрах сталей, снятых на «ИСП‑30 – МАЭС», в виду их неразрешенности.
Кроме того, в фотодиодных линейках, установленных на приборах, присутствуют «мертвые зоны», что также накладывает определенные ограничения. Например, на спектрометре «Экспресс» в «мертвую зону» попадает линия висмута Bi I 306,772 нм. В то же время на спектрометре «ИСП‑30 – МАЭС» в «мертвую зону» попадает линия меди Cu II 224,2618 нм. Стоит также отметить, что спектрометр «ИСП‑30 – МАЭС» из-за массивного металлического корпуса чувствителен к пониженным температурам в помещении.
В результате охлаждения происходит смещение спектров, поэтому прибор приходится длительное время прогревать. Еще один минус спектрометра «ИСП‑30 – МАЭС» – низкая интенсивность спектра в коротковолновой области. Пример – линия меди Cu II 211,2100 нм в спектрах сталей, из-за чего от ее использования пришлось фактически отказаться.
В целом «ИСП‑30 – МАЭС» уступает по аналитическим возможностям спектрометру «Экспресс», однако в рамках повседневной работы вполне справляется с поставленными задачами.
ГСО для спектрального анализа
Широкий спектр анализируемых материалов предполагает наличие большой базы стандартных образцов в лаборатории. Сегодня в лаборатории используются ГСО и СОП производства ЗАО «Институт стандартных образцов», ЗАО «Мценскпрокат», ООО «Виктори-стандарт», ФГУП «ВИАМ» и «ЦНИИОлово»:
Стали и прецизионные сплавы производства ЗАО «Институт стандартных образцов»:
комплект ИСО 002 – ИСО 005 (ГСО 10117-2012) – для 08пс;
комплект ИСО УГ120 – ИСО УГ124 (ГСО 10231-2013) – для углеродистых сталей;
комплект ИСО УГ0л – ИСО УГ9л (ГСО 11018-2018) – для углеродистых сталей, 65г, У8, У10, 30ХГС, 40Х, 10ХСНД, ХВГ;
комплект ЛГ37а – ЛГ43а (ГСО 7546-99) – для 20Х13 и 14Х17Н2;
комплект ЛГ32д – ЛГ36д (ГСО 4506-92П – 4510-92П) – для 12Х18Н10Т;
комплект РГ10 – РГ18 (ГСО 8207-2002) – для Р6М5 и Р18;
комплект НГ15б – НГ17б (ГСО 6499-92 / 6501-92) – для 29НК;
комплект СОП 121 (СОП 16073-2016 – 16076-2016) – для 31Х19Н9МВБТ;
комплект СОП 116 (СОП 16061-2016 – 16064-2016) – для 15ХФ, 15ХМ;
комплект СОП 115 (СОП 16053-2016 – 16056-2016) – для 45Х14Н14В2М.
Бронзы, медь:
комплект М103 (ГСО 3145-85-3149-85) – для БрБ2 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М72 (ГСО 1751-80-1755-80) – для БрКМц3-1 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект VSB3.2 (ГСО 10902-2017) – для БрАЖ9-4 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект М14 (ГСО 2131-81 – 2135-81) – для анализа БрОФ4-0,25 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М152 (ГСО 2659-90П – 2663-90П) – для анализа БрО10Ф1 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М32 (ГСО 3200-85 – 3205-85) – для М0, М1 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М94 (ГСО 3514-86 – 3519-86) – для М2, М3 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А411 (М7) (СОП 4111-93 – 4116-93) – для БрАЖ9–4 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А381 (М18) (СОП 3811-92 – 3816-92) – для БрБ2 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А361 (М10) (СОП 3611-92 – 3615-92) – для БрАЖН10–4–4 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А546 (М53) (СОП 5461-2000 – 5465-2000) – для БрНЦрТ / ЗАО «Мценскпрокат».
Латуни:
комплект VSLS1 (ГСО 10892-2017) – для ЛС59–1 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSL3 (ГСО 10742-2016) – для Л63 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект М22 (ГСО 1448-78 – 1453-78) – для латуней типа ЛМцА / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М23 (ГСО 1457-78 – 1462-78) – для латуней типа ЛЖС / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект М51 (ГСО 2349-82 – 2353-82) – для латуней типа ЛНКМц / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А377 (М2) (СОП 3771-92 – 3775-92) – для Л63 / ЗАО «Мценскпрокат».
Алюминий:
комплект Д1-Д16 (ГСО 11024-2018) – для Д16 / ФГУП «ВИАМ»;
комплект VSA5 (ГСО 10983-2017, 10984-2017, 10985-2017, 10988-2017, 10989-2017, 10990-2017) – для АД0, А5, А7 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSAV (ГСО 11370-2019, 11371-2019, 11372-2019, 11373-2019, 11374-2019) – для АД31, АМц / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSAC4 (ГСО 10820-2016) – для АМг3, АМг6 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSAC12 (ГСО 11301-2019, 11302-2019, 11303-2019, 11304-2019, 11305-2019, 11306-2019, 11307-2019, 11308-2019, 11309-2019) – для АК7, АК12 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект А511 (СОП 5111-10-5115-10) – для В95 / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А443 (СОП 4431-2000 – 4435-2000) – для АМц / ЗАО «Мценскпрокат»;
комплект А509 (СОП 5091-06 – 5095-06) – для 1915, 1925 / ЗАО «Мценскпрокат».
Олово и припои:
комплект СО для спектрального анализа олова (ГСО 669-75 – 672-75) – для припоев / ЦНИИОлово.
Цинк:
комплект VSZ2 (ГСО 10623-2015) – для Ц0, Ц1 / ООО «Виктори-стандарт»;
комплект VSZAM1 (ГСО 11073-2018, 11074-2018, 11075-2018, 11076-2018, 11077-2018, 11078-2018, 11078-2018, 11079-2018, 11080-2018) – для сплавов типа ЦАМ / ООО «Виктори-стандарт».
Внешний вид комплектов представлен на рис. 5. В планах – замена комплекта марочного олова от «ЦНИИОлово» на комплект олова от ООО «Виктори-стандарт». Все образцы для спектрального анализа представляют собой металлические цилиндры. Образцы очень удобны в работе, имеют хорошо оформленную маркировку. Старые ГСО, которые производили в СССР, были ориентированы на каждый конкретный тип материала и имели ограниченное количество нормированных элементов. ГСО российского производства имеют более широкие возможности, что позволило сократить количество используемых стандартов и расширить спектр определяемых элементов. Например, появилась возможность определения содержания галлия в алюминии марок А5 и А7.
Заключение
Модернизация и замена старого оборудования на приборы производства компании «ВМК-Оптоэлектроника» позволили расширить возможности лаборатории в выборе режимов анализа, аналитических линий элементов и линий сравнения. Удалось ускорить время проведения анализов, а также заметно снизить роль визуального анализа на стилоскопах.
Оборудование компактно и занимает заметно меньше пространства по сравнению с ранее установленным, удобно в эксплуатации.
Возможности оборудования, производимого компанией «ВМК-Оптоэлектроника», позволяют провести оперативный анализ металлических образцов различной конфигурации при минимальной подготовке проб и без использования специальных сред (вакуум, аргон), что очень важно в условиях производства.
Отдельно стоит отметить активное взаимодействие компании с пользователями оборудования, оперативное реагирование на возникающие проблемы, постоянное внимание и модернизацию оборудования в процессе эксплуатации.
Литература
Путьмаков А. Н., Попов В. И., Лабусов В. А., Борисов А. В. Новые возможности модернизированных спектральных приборов. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007;73(S):26–28.
Лабусов В. А., Гаранин В. Г., Зарубин И. А. Новые спектральные комплексы на основе анализаторов МАЭС. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017;83(1–II):15–20.
Буравлев Ю. М. Атомно-эмиссионная спектроскопия металлов и сплавов. Донецк: ДонНУ, 2000. 356 с.
Кузнецова Т. В., Федоров Ю. А. Разработка новых методик прямого АЭСА на модернизированном квантометре МФС‑6 с генератором «Везувий‑2». Материалы VIII Международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок. 14–17 августа 2007. С. 62–66. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
Гаранин В. Г., Путьмаков А. Н. О выборе режимов работы универсальных генераторов «Шаровая молния» и «Везувий». Материалы IX Международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок 19–22 августа 2008. С. 74–78. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
Ощепкова Е. В., Ситникова Н. В., Горбунова А. В. Влияние режимов генератора «Везувий‑2» на качество результатов спектрального анализа на примере алюминиевых сплавов. Материалы IX Международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок 19–22 августа 2008. С. 79–85. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
Ощепкова Е. В., Ситникова Н. В., Трофимова Е. В. Разработка методики определения химического состава латуни методом атомно-эмиссионной спектроскопии. Материалы XII международного симпозиума «Применение анализаторов «МАЭС» в промышленности». Новосибирск. Академгородок 14–17 августа 2012. С. 76–81. http://www.vmk.ru/publications.html (дата обращения 03.10.2021).
NIST Atomic Spectra Database Lines Form. NIST Standard Reference Database 78. Last Update to Data Content: October 2020. Дата обращения: Июль 2020. Доступно: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database (дата обращения 03.10.2021).
Стриганов А. Р., Свентицкий Н. С. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизированных атомов: H, He, Li, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, Cl, Ar, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Kr, Xe, Cs. М.: Атомиздат, 1966. 900 с.
Зайдель А. Н., Прокофьев В. К., Райский С. М., Славин В. А., Шрейдер Е. Я. Таблицы спектральных линий. М.: Гостехиздат, 1952. 560 с.
Зайдель А. Н., Островская Г. В., Островский Ю. И. Техника и практика спектроскопии. Серия «Физика и техника спектрального анализа». М.: Наука, 1972. 375 с.
References
Putmakov A. N., Popov V. I., Labusov V. A., Borisov A. V. New Possibilities of Modernized Spectral Instruments. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials. 2007;73(S):26–28. [in Russian].
Labusov V. A., Garanin V. G., Zarubin I. A. New Spectral Complexes Based on MAES Analyzers. Inorganic Materials. 2018;54(14):1443–1448. https://doi.org/10.1134/S0020168518140133.
Buravlev Yu. M. Atomic Emission Spectroscopy of Metals and Alloys. Donetsk: DonNU, 2000–356 p. [in Russian].
Kuznetsova T. V., Fedorov Yu. A. Development of New Techniques for Direct AESA on a Modernized MFS‑6 Quantum Meter with a Vesuvius‑2 Generator. Proceedings of the VIII International Symposium: Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok. August 14–17, 2007. PP. 62–66. Available at: http://www.vmk.ru/publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
Garanin V. G., Putmakov A. N. On the Choice of Operating Modes for Universal Generators Fireball and Vesuvius. Proceedings of the IX International Symposium Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok. 19–22 August 2008. PP. 74–78. Available at: http://www.vmk.ru / publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
Oshchepkova E. V., Sitnikova N. V., Gorbunova A. V. Influence of the Vesuvius‑2 Generator Modes on the Quality of Spectral Analysis Results on the Example of Aluminum Alloys. Proceedings of the IX International Symposium Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok. 19–22 August 2008. PP. 79–85. Available at: http://www.vmk.ru / publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
Oshchepkova E. V., Sitnikova N. V., Trofimova E. V. Development of a Method for Determining the Chemical Composition of Brass by Atomic Emission Spectroscopy. Proceedings of the XII International Symposium Application of MAES Analyzers in Industry. Novosibirsk. Akademgorodok / August 14–17, 2012. PP. 76–81. Available at: http://www.vmk.ru / publications.html (accessed 3 october 2021) [In Russian].
NIST Atomic Spectra Database Lines Form. NIST Standard Reference Database 78. Last Update to Data Content: October 2020. Available at: https://www.nist.gov / pml / atomic-spectra-database (accessed 3 october 2021).
Striganov A. R., Sventitsky N. S. Tables of Spectral Lines of Neutral and Ionized Atoms: H, He, Li, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, Cl, Ar, K, Ca, Ti, Fe, Cu, Kr, Xe, Cs. M.: Atomizdat, 1966. 900 p. [In Russian].
Zaidel A. N., Prokofiev V. K., Raisky S. M., Slavin V. A., Shreider E. Ya. Tables of Spectral Lines. M.: Gostekhizdat, 1952. 560 p. [In Russian].
Zaidel A. N., Ostrovskaya G. V., Ostrovsky Yu.I., Technique and Practice of Spectroscopy. Series Physics and Technique of Spectral Analysis. Moscow: Nauka, 1972. 375 p. [In Russian].
Статья получена 12.01.2022
Принята к публикации 09.02.2022
Отзывы читателей
