Назначение
Спектрометры эмиссионные «СПАС-02» предназначены для формирования и измерения аналитического сигнала, пропорционального интенсивности спектральных линий различных элементов.
Описание
В основу работы спектрометра эмиссионного «СПАС-02» (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, спектрографа, системы регистрации спектра, контроллера, системы подачи аргона, а также встроенного компьютера. Монитор, клавиатура и мышка, подключаются непосредственно к спектрометру. В вакуумной модификации спектрометр поставляется с системой вакуумирования спектрографа, состоящей из вакуумного насоса, электромагнитного клапана, датчика давления и монтажно-присоединительных элементов. Баллон аргона спектральной чистоты присоединяется к спектрометру трубкой из ПЭВД или ПП.
Проба, химический состав которой надо определить, устанавливается на столик и выполняет функцию одного из электродов (катода). В качестве подставного используется вольфрамовый электрод. Промежуток между образцом и подставным электродом продувается потоком спектрально чистого аргона. Между пробой и подставным электродом при помощи источника возбуждения спектров возбуждается электрический разряд. Под действием разряда происходит распыление поверхности пробы. В разряде происходит возбуждение свечения атомов и ионов пробы. Излучаемый ими характерный линейчатый спектр регистрируется системой регистрации в спектрографе.
Спектрограф построен по схеме Пашен-Рунге, в которой входная щель, вогнутая дифракционная решетка и приемники излучения установлены на круге Роуланда с диаметром 330 мм. Излучение разряда фокусируется на входную щель оптического блока. Ширина входной щели составляет 10 мкм. В спектрографе излучение раскладывается в спектр посредством дифракционной решетки. Вогнутая дифракционная решетка, с числом штрихов на миллиметр 2100, работает в первом порядке дифракции. Разложенный спектр регистрируется посредством системы регистрации спектра на базе набора фотодиодных линейных приборов с зарядовой связью (ПЗС). Конструктивно проецирующая линза, входная щель, дифракционная решетка и приемники излучения располагаются на общем основании, помещаемом в герметичный корпус. В вакуумной модификации корпус спектрографа соединен патрубком через электромагнитный клапан и вакуумный шланг с вакуумным насосом, создающим разрежение, достаточное для регистрации спектра в области вакуумного ультрафиолета.
Спектрометр эмиссионный «СПАС-02» выпускается в 2-х модификациях, различающихся рабочим спектральным диапазоном, что обусловлено отсутствием вакуумного насоса в невакуумной (воздушной) модификации «СПАС-02А».
Внешний вид спектрометра приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Внешний вид спектрометра эмиссионного «СПАС-02»
Программное обеспечение
Управление процессом измерения и обработки выходной информации осуществляется от IBM-совместимого компьютера с помощью специального программного обеспечения «СПЛАВ-ИВС», входящего в комплект поставки спектрометра. Программным образом осуществляется настройка прибора, построение градуировочных зависимостей на основе анализа стандартных образцов, оптимизация его параметров, управление его работой, обработка выходной информации, печать и запоминание результатов анализа.
Идентификационные данные программного обеспечения «СПЛАВ-ИВС» приведены в таблице 1.
Таблица 1.
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| «СПЛАВ-ИВС» | SPL.EXE | 3.03.0148 | 0E1B9FF0 | CRC32 |
| B3E5B2A6FB0DECB08C97 1DAF0E051D3A | MD5 |
| B3E64E34C3B12BE7C1CF7 B3FA7CFEF2FB36BE095 | SHA - 1 |
Нормирование метрологических характеристик спектрометра «СПАС-02» проведено с учетом того, что программное обеспечение «СПЛАВ-ИВС» является неотъемлемой частью
спектрометров. На этапе производства и ввода в эксплуатацию выполняется настройка спектральных характеристик прибора и программного обеспечения, после которого корпус оптического блока пломбируется, и последующие изменения спектральных характеристик, способные привести к искажениям метрологически значимой части ПО СИ и результатов измерений, становятся невозможными. Уровень защиты «С» по МИ 3286-2010 «Проверка защиты программного обеспечения и определение ее уровня при испытаниях средств измерений в целях утверждения типа».
Технические характеристики
Таблица 2.
| Рабочий спектральный диапазон, нм - «СПАС-02» - «СПАС-02А» | 174 - 455 185 - 455 |
| Спектральное разрешение, нм, не более | 0,05 |
| Обратная линейная дисперсия, нм/мм, не более | 1,44 |
| Фотоприемники - многоэлементные ПЗС с общим числом каналов, не менее - размером одного канала | 7 фотодиодных ПЗС 21000 8 мкм |
| Размер фоточувствительной области ПЗС, мм | 30x0,2 |
| Дрейф положения спектральных линий, нм, не более | 0,05 |
| Пределы детектирования легирующих и примесных элементов, % для Si, Mn, Cr, Ni, Cu, V - при анализе сталей | 0,010 % |
| Пределы допускаемых относительных СКО выходного сигнала спектрометра в режиме измерения относительных интенсивностей при анализе сталей, % - в диапазоне массовых долей элементов свыше 0,010 % до 0,10% - в диапазоне массовых долей элементов свыше 0,10 % до 1,0 % - в диапазоне массовых долей элементов свыше 1,0 % до 99,90 % | 10,0 7,5 5,0 |
| Предел допускаемого относительного СКО выходного сигнала спектрометра в режиме измерения относительных интенсивностей за 8 часов работы при анализе образцов стали, содержание элементов в которых не менее 0,5%, % | 10,0 |
| Система возбуждения спектра: низковольтная униполярная искра в атмосфере аргона напряжение, В частота, Гц емкость, мкФ сопротивление, Ом | 400; 500 200; 400 4 0,3; 0,43; 0,82; 4,7 |
| Время измерения, с | 20 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 20 |
| Электрическое питание | (220+22-зз) В (50+2) Гц |
| Потребляемая мощность, Вт, не более при горении искры, Вт, не более | 250 550 |
| Характеристики встроенного компьютера: операционная система, минимум процессор с тактовой частотой оперативная память, не менее жесткий диск, не менее наличие одного пустого слота (опция) | IBM - совместимый ПК Windows 2000 Ath XP или PENTIUM IV от 1,8 ГГЦ 512 Мбайт 40 Гбайт USB интерфейс |
| Г абаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более | 670 x 500 x 360 |
| Масса, кг, не более | 45 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 7 |
| Условия эксплуатации: диапазон температуры, °C диапазон атмосферного давления, кПа диапазон относительной влажности, % при t = 25 °C | 15 + 25 84,0 + 106,7 20 + 80 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации спектрометров «СПАС-02» методом компьютерной графики и на специальную табличку на боковой панели спектрометра методом наклейки.
Комплектность
Таблица 3
| Поз. | Наименование и условное обозначение | Обозначение | Кол. |
| 1 | Спектрометр эмиссионный «СПАС-02» | | 1 |
| 2 | Насос вакуумный со шлангом вакуумным длиной не менее 1,0 м (в модификации «СПАС-02») | | 1 |
| 3 | Монитор | | 1 |
| 4 | Клавиатура | | 1 |
| 5 | Мышка | | 1 |
| 6 | Программное обеспечение «СПЛАВ-ИВС» | | 1 |
| 7 | Трубка ПЭВД или ПП длиной не менее 2 м со штуцером для подачи аргона от баллона | | 1 |
| 8 | Трубка ПЭ, ПЭВД или ПП длиной не менее 2 м для отвода аргона | | 1 |
| 9 | Комплект ЗИП | | 1 |
| 10 | Комплект документации: | | |
| 10. 1 | Паспорт | ПС 4434-00454296209-07 | 1 |
| 10. 2 | Руководство по эксплуатации | СПА.002.00.000.06 РЭ | 1 |
| 10.3 | Методика поверки спектрометра эмиссионного «СПАС-02» (Приложение А к Руководству по эксплуатации) | МП-242- 0418 - 2006 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП-242- 0418 - 2006 «Спектрометр эмиссионный «СПАС-02» Методика поверки», разработанному и утвержденному ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" «28» ноября 2006 г.
Основные средства поверки:
- ГСО состава стали углеродистой и легированной типов 13Х, 60С2, 05кп, 11ХФ, 60С2Г, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 30ХН2МФА, 12МХ, В2Ф, № по Госреестру 4165-91П, ГСО 2489-91П + 2497-91П (комплект УГ0д - УГ9д);
- ГСО состава стали легированной типов ШХ15, ШХ15СГ, ШХ4, ШХ20СГ, 20ХГНТР, № по Госреестру 8192-2002 (комплект УГ75 - УГ80);
- ГСО состава стали углеродистой и легированной типов 08кп, 18ЮА, СЗ75Т, 38Х2МЮА, 60С2, 20ХН4ФА, 4Х3ВМФ, 27ХН2МФЛ, № по Госреестру 8193-2002 (комплект РГ24 - РГ31);
- ГСО состава стали легированной типов 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 17Х18Н9, 12Х18Н12Т № по Госреестру 4506-92П + 4510-92П (комплект ЛГ32в - ЛГ36в);
Сведения о методах измерений
М етодика измерений приведена в документах «Спектрометр эмиссионный «СПАС-02».
Руководство по эксплуатации» СПА.002.00.000.06 РЭ; «Спектрометр эмиссионный «СПАС-02». Паспорт» ПС 4434-004-54296209-07.
Нормативные документы
1. ГОСТ Р 52931-2008. Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия.
2. Технические условия ТУ 4434-003-54296209-07.
Рекомендации к применению
выполнение работ по оценке соответствия промышленной продукции металлургического и машиностроительного производства и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.
