Назначение
Спектрометры эмиссионные «АРГОН-5» предназначены для измерений содержания различных элементов, входящих в состав металлов и сплавов.
Описание
В основу работы спектрометра «АРГОН-5» (в дальнейшем спектрометр) положен метод эмиссионного спектрального анализа, использующий зависимость интенсивности спектральных линий от содержания элемента в пробе.
Конструктивно спектрометр выполнен в виде настольного прибора. Спектрометр состоит из системы возбуждения спектра, системы регистрации спектра, системы управления подачей аргона, а также встроенного компьютера (для модификаций «АРГОН-5», «АРГОН-5СФ»). В модификациях «АРГОН-5-ВК», «АРГОН-5СФ-ВК» и «АРГОН-5-ВКМ» применяется внешний системный блок персонального компьютера. Монитор, клавиатура и мышка, подключаются либо непосредственно к спектрометру в модификациях «АРГОН-5», «АРГОН-5СФ», либо к внешнему системному блоку персонального компьютера в модификациях «АРГОН-5-ВК», «АРГОН-5СФ-ВК» и «АРГОН-5-ВКМ». В модификациях «АРГОН-5СФ» и «АРГОН-5СФ-ВК» к спектрометру присоединяется вакуумный насос, посредством которого осуществляется откачка полихроматора. Баллон аргона спектральной чистоты присоединяется к спектрометру силиконовой трубкой.
Проба, химический состав которой надо определить, устанавливается на столик и выполняет функцию одного из электродов. Промежуток между образцом и подставным электродом продувается потоком спектрально чистого аргона. Между пробой и подставным электродом (материал подставного электрода - вольфрам) при помощи источника возбуждения спектров (униполярная низковольтная искра в атмосфере аргона) возбуждается электрический разряд. В разряде происходит испарение и возбуждение свечения атомов пробы.
Полихроматор построен по схеме Пашен-Рунге, в которой входная щель, вогнутая нарезная дифракционная решетка (1800 штрихов/мм) и приемники излучения установлены на круге Роуланда. Диаметр круга Роуланда 330 мм. Излучение разряда фокусируется кварцевой линзой на входную щель оптического блока. В оптическом блоке излучение раскладывается в спектр при помощи дифракционной решетки. Обратная линейная дисперсия (1-й порядок спектра) не превышает 1,6 нм/мм. Разложенный спектр регистрируется посредством системы регистрации спектра на базе набора фотодиодных линейных приборов с зарядовой связью (ПЗС). Конструктивно кварцевый конденсор, входная щель (ширина входной щели 20 мкм) и вогнутая нарезная дифракционная решетка (реплика) располагаются на общем основании, закрываемом крышкой оптического блока. Размер фоточувствительной области ПЗС составляет 30x0,2 мм. Минимальное время цикла накопления спектра составляет 0,05 с. В модификациях «АРГОН-5СФ» и «АРГОН-5СФ-ВК» оптический блок соединен патрубком через кран и вакуумный шланг с мембранным насосом, создающим разрежение, достаточное для регистрации спектра в области вакуумного ультрафиолета.
Система управления, реализованная на базе IBM совместимого встроенного либо внешнего персонального компьютера (ПК), обеспечивает автоматическое измерение спектров с занесением результатов измерений в базу данных, тестирование, управление всеми системами спектрометра, оптимизацию режимов измерения, математическую обработку спектральных данных, работу со спектральной базой данных, графическое представление спектров на дисплее и получение твердой копии результатов измерения на принтере.
Спектрометр эмиссионный «АРГОН-5» выпускается в 5-ти модификациях, различающихся рабочим спектральным диапазоном, что обусловлено применением 6 (модификации «АРГОН-5», «АРГОН-5-ВК», «АРГОН-5СФ», «АРГОН-5СФ-ВК»), либо 4 (модификация «АР-ГОН-5-ВКМ») фотодиодных ПЗС и вакуумного насоса в модификациях «АРГОН-5СФ» и «АР-ГОН-5СФ-ВК».
Общий вид спектрометра эмиссионного «АРГОН-5» приведен на рисунке 1.
Место
нанесения
знака поверки
Рисунок 1 - Общий вид спектрометра эмиссионного «АРГОН-5»
Программное обеспечение
Управление процессом измерения, сбора, обработки, отображения, хранения и передачи информации осуществляется от IBM-совместимого компьютера с помощью специального автономного программного обеспечения ARGON-SP. К метрологически значимой части ПО ARGON-SP относится исполняемый файл SP63.EXE. Программным образом осуществляется настройка спектрометра «АРГОН-5», оптимизация его параметров, управление работой, построение градуировочных зависимостей на основе анализа стандартных образцов, обработка выходной информации, передача данных, печать и запоминание результатов анализа. Идентификационные данные программного обеспечения ARGON-SP приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | ARGON-SP |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.63 |
| Цифровой идентификатор ПО | A5A59094 (по алгоритму CRC32) |
| Цифровые идентификаторы файлов аналитических методик (по алгоритму CRC32): |
| Fe-ml.meth | 3C9CD2EA |
| Fe-crni.meth | 80698363 |
| F e-high-mn-2-0.meth | 5ED3E444 |
| Fe-rmk.meth | A2718729 |
| Al.meth | A4684AA0 |
| Cul.meth | AA5400A3 |
| Cul-tech.meth | 5237CFCB |
Влияние программного обеспечения ARGON-SP на метрологические характеристики спектрометров «АРГОН-5» учтено при нормировании метрологических характеристик спектрометров.
Уровень защиты программного обеспечения ARGON-SP от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует среднему уровню по Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Рабочий спектральный диапазон, нм «АРГОН-5», «АРГОН-5-ВК» «АРГОН-5СФ», «АРГОН-5СФ-ВК» «АРГОН-5-ВКМ» | от 190 до 420 от 172 до 420 от 190 до 340 |
| Спектральное разрешение на длине волны 322,5 нм, нм ,не более | 0,050 |
| Некомпенсированный дрейф положения спектральных линий для всей совокупности контрольных линий, нм, не более | 0,030 |
| Пределы детектирования легирующих и примесных элементов (по критерию 3о), % при анализе углеродистых сталей - углерода, хрома, никеля - кремния, марганца | 0,0030 0,0020 |
| при анализе алюминия - меди - кремния, железа - цинка - титана | 0,0050 0,010 0,0030 0,0020 |
| при анализе меди - цинка, олова, свинца, железа, никеля | 0,0020 |
| Относительное среднее квадратическое отклонение выходного сигнала по шкале интенсивности в диапазоне от 10*103 до 12*106 при анализе сплавов на основе железа, алюминия, меди, %, не более | 3 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Система возбуждения спектра: низковольтная униполярная искра в атмосфере аргона напряжение, В частота, Гц емкость, мкФ сопротивление, Ом | 350, 450 200, 400 4 0,5; 3,0; 5,5; 8,0 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 20 |
| Габаритные размеры (длина * ширина * высота), мм, не более, | 800x480x520 |
| Масса, кг, не более, | 50 |
| Потребляемая мощность (без ПК), В •А, не более, при горении искры, В •А, не более, | 100 400 |
| Электрическое питание от сети переменного тока: диапазон напряжения, В частотой, Гц | от 198 до 242 от 48 до 52 |
| Срок службы, лет, не менее, | 7 |
Продолжение таблицы 3
| Наименование характеристики | Значение |
| Условия эксплуатации: - температура окружающей среды, °С - атмосферное давление, кПа - относительная влажность при температуре +25 °С, % | от +10 до +35 от 84 до 106,7 от 20 до 80 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации спектрометра «АРГОН-5» методом компьютерной графики и на этикетку, приклеенную на корпус прибора липкой аппликацией по ТУ 29.01-46-81
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность спектрометров
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Спектрометр эмиссионный «АРГОН-5» | | 1 шт. |
| Насос вакуумный со шлангом вакуумным длиной не менее 1,0 м (только в модификациях «АРГОН-5СФ» и «АРГОН-5СФ-ВК») | | 1 шт. |
| Системный блок персонального компьютера (только в модификациях «АРГОН-5-ВК», «АРГОН-5СФ-ВК» и «АРГОН-5-ВКМ») | | 1 шт. |
| Монитор | | 1 шт. |
| Клавиатура | | 1 шт. |
| Мышка | | 1 шт. |
| Программное обеспечение ARGON-SP | | 1 CD-диск |
| Кабель для подключения спектрометра к системному блоку компьютера (только в модификациях «АРГОН-5-ВК», «АРГОН-5СФ-ВК» и «АРГОН-5-ВКМ») | | 1 шт. |
| Редуктор с трубкой длиной не менее 2 м со штуцером для подачи аргона от баллона | | 1 шт. |
| Трубка силиконовая длиной не менее 2 м для отвода аргона | | 1 шт. |
| Комплект ЗИП | | 1 комплект |
| Стабилизатор сетевого напряжения/UPS | | 1 шт. |
| Образец тестовый стали марки Ст20 по ГОСТ 1050-88 | | 1 шт. |
| Спектрометр эмиссионный «АРГОН-5». Паспорт | ПС 4434-00470398719-04 | 1 экз. |
| Спектрометр эмиссионный «АРГОН-5». Руководство по эксплуатации | СПФ.002.00.000.04 РЭ | 1 экз. |
| Методика поверки | МП-242-0829-2009 | 1 экз. |
Поверка
осуществляется по документу МП-242-0829-2009 «ГСИ. Спектрометр эмиссионный «АРГОН-5». Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» 08 сентября 2009 г.
Основные средства поверки: ГСО 4165-91П, ГСО 2489-91П/2497-91П, стандартные образцы сталей углеродистых и легированных типов 13Х, 60С2, 05кп, 11ХФ, 60С2Г, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 30ХН2МФА, 12МХ, В2Ф; ГСО 9423-2009, стандартные образцы состава сплавов алюминиевых литейных группы I; ГСО 10216-2013, стандартные образцы состава меди.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на переднюю панель корпуса спектрометра, как показано на рисунке 1, и (или) на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе; при использовании в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений спектрометр применяется в соответствии с аттестованными методиками (методами) измерений.
Нормативные документы
Технические условия ТУ 4434-003-70398719-04
ГОСТ Р 52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов.
Общие технические условия
