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斯派超科技公司的SpectrOil 100系列油料光譜儀也叫旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光譜儀，是市場(chǎng)上第八代油料元素檢測(cè)儀器。廣泛應(yīng)用于商業(yè)油液實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)，作為一種被證實(shí)的方法，SpectrOil 100系列油料光譜儀可地測(cè)定潤(rùn)滑油，冷卻液，輕重燃料，油脂和工業(yè)循環(huán)水的元素組成。

旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光譜儀原理

光譜學(xué)是用于檢測(cè)和量化材料中元素成分的 技術(shù)。光譜分析是基于每個(gè)元素具有*的原子 結(jié)構(gòu)的事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)樣本吸收激勵(lì)能量時(shí)， 每個(gè)元素會(huì)發(fā)射出特定波長(zhǎng)或顏色的光。如果通 過(guò)使用諸如棱鏡的分光元件來(lái)分散該光，就能產(chǎn) 生線狀光譜。由于自然界沒(méi)有兩個(gè)元素具有相同 的譜線圖案，我們可以通過(guò)分析譜線來(lái)識(shí)別樣品 中包含的每個(gè)元素種類。另外，發(fā)射光的強(qiáng)度與 樣品中存在的元素的量成比例，因而也可以據(jù)此 確定該元素的濃度。
這些譜線對(duì)應(yīng)單個(gè)元素的原子結(jié)構(gòu)是唯weiyi的。對(duì)于氫原子，原子序數(shù)為1，光譜相當(dāng)簡(jiǎn)單而，原子序數(shù)為26的鐵的光譜更為復(fù) 雜，在光譜中出現(xiàn)了許多譜線，分別對(duì)應(yīng)于多次 發(fā)生的電子躍遷（圖2）。如果樣品中存在多于 一種元素，則對(duì)于每個(gè)元素將出現(xiàn)明顯不同波長(zhǎng) 的光譜線。這些線必須被合理地分開以便對(duì)樣品 中存在的元素進(jìn)行識(shí)別和量化。為了實(shí)現(xiàn)這一 點(diǎn)，需要光學(xué)系統(tǒng)。

圖一:氫的發(fā)射光譜

圖二：鐵的發(fā)射光譜

旋轉(zhuǎn)盤電極發(fā)射光譜（RDE-OES）

用來(lái)觀測(cè)被加熱或“激發(fā)”樣品的多個(gè)譜線 的光譜儀稱為光電直讀光譜儀。所有光電直讀光 譜儀都由三個(gè)主要部分組成。
1.激發(fā)源——向樣品發(fā)射能量。 
2.光學(xué)系統(tǒng)——將被激發(fā)產(chǎn)生的射線分離并
分解成其具體組分的波長(zhǎng) 
3.讀出系統(tǒng)——由光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)和測(cè)量分離
為特定組分波長(zhǎng)的光，并以易讀的方式將該信息 提供給操作者。
現(xiàn)代光譜儀的激發(fā)源使用的一種典型方法是 放電。在電弧或火花中產(chǎn)生的能量作為激發(fā)源傳 遞給樣品。對(duì)于油液分析光譜儀，在充滿油液樣 本的盤狀電極和桿狀電極間的間隙中會(huì)產(chǎn)生* 的電勢(shì)。由電容器存儲(chǔ)的電荷通過(guò)該間隙放電， 產(chǎn)生高溫電弧，使一部分樣品汽化，形成等離子 體。等離子體是一種會(huì)發(fā)射強(qiáng)光的高溫、高度電 離化氣體。所發(fā)出的強(qiáng)光中包含了樣本中所有元 素所*的射線。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，這 些射線會(huì)被分離為不同的波長(zhǎng)，然后被收集記錄 下來(lái)。測(cè)試溫度可高達(dá)5000至6000℃，甚至難 以激發(fā)元素都發(fā)射出足以被檢測(cè)到的光。
在光譜油液分析的早期，油液是在旋轉(zhuǎn)碳盤 電極和碳棒電極之間被點(diǎn)燃或“燃燒”的。將樣 品放置在樣品蓋中，將圓盤部分浸入油樣品中， 圓盤隨著燃燒過(guò)程而不斷旋轉(zhuǎn)（圖3）。這一分 析需要使用約2ml或3ml樣品，具體用量取決于 所使用的樣品蓋容積。

圖三：RDE光譜儀樣品架，顯示油樣品“ 燃燒

每個(gè)樣品需要一個(gè)新的圓盤和一個(gè)新磨尖 的棒，以避免樣品夾帶對(duì)分析結(jié)果引起干擾。 這種方法稱為旋轉(zhuǎn)圓盤電極（RDE）光發(fā)射光譜 （OES），或二者的組合，RDE-OES。或者其被 稱為RDE-AES，其代表旋轉(zhuǎn)圓盤電極原子發(fā)射光 譜法。在光學(xué)系統(tǒng)中，來(lái)自等離子體的光在光譜 儀中被分離成的離散波長(zhǎng)。用于分離離散波長(zhǎng)的 光學(xué)裝置稱為衍射光柵。衍射光柵的表面上具有 非常細(xì)的線的凹面鏡，其使入射的多色光被分離 成特定波長(zhǎng)并聚焦在光檢測(cè)器陣列上。
圖4顯示出了基于Rowland Circle概念的使 用多色儀光學(xué)器件的油液分析光譜儀的主要部 件。來(lái)自激發(fā)過(guò)程的光或“燃燒”離開光纖電纜 并通過(guò)入口狹縫，在那里其通過(guò)透鏡集中在衍射 光柵上。由油樣中存在的所有元素構(gòu)成的光通過(guò) 入射狹縫，并且由光柵衍射之后在聚焦曲線處形 成具有特定形狀的光譜線。光柵的目的是將該光 分離或“衍射”成其分量波長(zhǎng)。以便通過(guò)光電倍 增管（PMT）或電荷耦合器件（CCD）對(duì)光譜線 進(jìn)行拍照或電子量化。

圖4 ：用于油液分析的旋轉(zhuǎn)圓盤電極發(fā)射光譜儀

光譜儀的讀取系統(tǒng)通常選用工業(yè)級(jí)處理器和 軟件進(jìn)行控制。時(shí)鐘電路和放大器周期性地讀取 光電倍增管或CCD芯片上的電荷，并將其從模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字（ADC）信號(hào)以測(cè)量像素上 的光。累積在像素上的電荷被轉(zhuǎn)換為定義為“強(qiáng) 度”單位的數(shù)值。在分析結(jié)束時(shí)，將每個(gè)元素的 總強(qiáng)度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的校準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較， 終轉(zhuǎn)換為樣品中存在元素的濃度信息（圖5）。 濃度通常用百萬(wàn)分之幾（ppm）表示。該信息可 以顯示在屏幕上，也可以打印出來(lái)。一旦分析完 成并記錄結(jié)果，系統(tǒng)就可以進(jìn)行下一次分析。
分析結(jié)果可以保留在屏幕上，存儲(chǔ)在硬盤上 或發(fā)送到外部計(jì)算機(jī)。

圖5 RDE-OES的讀出系統(tǒng)