光谱小讲堂 进阶篇--直读光谱仪光室设计

直读光谱仪光室设计
单光室or双光室?抽真空or充氩气?
客户在选择直读光谱仪时，都会看到一体化光室或者双光室的介绍。那这两种设计到底有什么区别呢?为了讲清楚，需要先解释短波元素的检测方法。
使用直读光谱仪分析某些种类的金属时(如铸铁、不锈钢、低合金钢、哈氏合金、蒙乃尔合金等)，一般需要检测C、P、S、As、N等无机元素。这些元素的较佳光谱线都处于真空紫外波段(UVU)，而空气中的氧气、氮气、水蒸气等会对紫外区谱线产生强烈的吸收，使光谱仪能够测量到的紫外光谱强度急剧减弱，进而影响被测元素的准确性及稳定性。所以必须将光室中的空气除去，才能实现较为稳定的紫外区元素检测结果。
目前，有两种方法去除光室中的空气，以实现短波元素(更准确地叫法是UVU元素)的测量：
1.抽真空;
2.充氩气。
抽真空会使得光室内外压力不平衡，引起光室形变，从而改变光栅和CCD的相对位置发生变化，导致测量误差。
另外，抽真空方式的光学系统由光室、真空泵、电磁阀、光学器件、电器部分组成，因此这类光谱仪的体积都比较大。而有些厂家为了降低仪器总体成本，会配置质量很普通的真空泵和电磁阀。这会使后期的故障率较很高，需要频繁的维护，更严重地会导致油气倒吸进入光室，损坏光栅，轻则造成几万至十几万的维修费用，重则导致光学系统报废。
大部分厂家的高端直读光谱仪一般都采用抽真空+单光室的设计。这里就包括GNR的S5、S7和S9。对于有特殊应用的客户，例如需要检测的元素非常多，非常灵敏的痕量元素的检测(N、O、P、B等)，或者需要测量Li、Na元素，GNR的高端型号S9还可以选配双光室混合检测器系统，这就属于空气光室+抽真空光室双光室设计。
而*二种充氩气方式是用惰性气体(一般为氩气)填充光室，将光室中的空气排出，从而达到紫外区C、P、S、As、N等元素的较佳检测环境。充氩气的方式没**械泵，没有像真空条件一样的气密性要求。且光室与外界压差基本可以忽略不计，所以对光室的抗压强度要求也没有那么高。因此仪器可以做到比较小，大大方便了仪器的安装及移动;同时也避免了真空系统带来的故障率，大大降低了用户的维护成本;一般充氩方式的光谱仪采用CCD或CID检测器，不仅可以实现全元素(全谱)检测，而且也便于后期扩展。
但在CCD光谱仪中，充氩气的技术同时也有很高的技术难度。其中存在气路设计、流体测试等难题，经验沉淀不够的厂家很难实现此种方式，所以大多数小厂家一般采用的都是CCD+抽真空的双光室设计。
而市场上比较**的光谱仪厂家，都会利用自己的技术&经验优势采用难度更高，但效果更好的CCD+充氩气单光室设计。例如，GNR生产的S1、S3直读光谱仪。