光谱仪校准方法和参考材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于光谱仪的校准方法和一种参考材料。本发明的目的是提供一种用于光谱仪的校准方法和一种有助于光谱仪的所述校准的参考材料。所述目的通过一种用于光谱仪校准的方法来解决，其中参考材料具有均质元素内容。此外，通过惰性涂层保护所述参考材料。所述参考材料用于所述光谱仪的校准。所述目的进一步通过一种具有由惰性涂层保护的均质元素内容的参考材料来解决。
【专利说明】
光谱仪校准方法和参考材料
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于光谱仪的校准方法和一种参考材料。
【背景技术】
[0002]钢铁合金的组合物可以使用不同的分析技术来测定。这些技术之一的光发射光谱法包括激发需要了解其组成物的目标样品的原子并检查从激发态到低能态跃迀期间原子发射的光子的波长。周期表中的每个元素当其原子从激发态返回到低能态时发射离散波长的特征集。通过检测并分析这些波长，可以根据示出光谱强度比(元素的绝对辐射功率/碱金属的绝对辐射功率)与标准样品中的元素浓度之间的关系的校准曲线来测定样品的元素组成物。光谱的光可通过用电磁辐射照射来产生，例如通过激光、X射线产生，但通常通过入射到需要了解其元素组成物的目标上的由火花发生器产生的短火花产生。与能量源无关，此类发射光谱仪的准确性和可靠性取决于用于接收从样品发射的辐射的检测器和光学器件的准确性和质量。
[0003 ] 光谱仪的输出可随时间而偏移。归因于光学器件、激发源、处理电子器件和甚至环境室温或湿度的变化，可能需要进行偏移校正。这些变化会引起强度比从初始校准期间记录的那些强度比偏移。为了保证准确性，必要时，应使用具有良好定义的组成物的参考材料检查检测器和/或光学器件响应并再校准光谱仪。对曲线进行偏移校正的过程具有许多名称:归一化、标准化和再校准。不论为过程指定的名称是什么，曲线都被调整回其在初始校准时的状态。
[0004]如果未进行偏移校正，会出现误差，并会产生错误的浓度读数。实施偏移校正的时序是关键。然而，这由个别实验室考虑分析的关键性来确定。一些实验室定期进行检查或SPC标准以确定仪器是否在允许的公差范围内。仪器的稳定性和占空比决定检查偏移的周期。至少应每隔一小时或在运行一批样品之前检查偏移以确保结果的质量。如果未设置偏移检测公差，那么必须至少实现对实验室仪器每次换班时进行偏移校正，且对移动仪器每小时进行偏移校正。如果分析师不能确定仪器的状态，那么应在任何样品分析之前即进行偏移校正以维持最佳准确性。
[0005]由于待分析的目标样品的光谱强度比是来自此前制备且已知的参考校准曲线，因此对目标样品的分析的精确度取决于此前产生的校准曲线的准确性。因此，均质且已知的元素内容的标准参考材料是准确分析所必需的。应将这些标准选择为覆盖光谱仪能够测量的所有元素的浓度范围。该标准还应匹配所评估的结构和合金类型。
[0006]用于常规校准的一种此类标准参考材料是直径例如为40mm到60mm的圆形锭。在每次使用前，必须通过研磨或碾磨制备锭的表面，以获得表面不呈现氧化或其它化学变化的新的活性表面。以这种方式可以获得准确测量结果并提供一致的校准曲线。获得金属的代表性分析的程序和方法在所属领域中是众所周知的。在杜尔斯基T.R(DulskiT.R)的金属化学分析手册(A Manual for the Chemical Analysis of Metals) (ASTM国际(ASTMInternat1nal)，1996年)或出版物ASTM E1009中充分描述了碳和低合金钢的分析。参考材料可在市面上购得且例如从来自MBH分析有限公司(MBH Analytical LTD) (HollandHouse,Queens Road,Barnet,EN5 4DJ,England，英格兰)的MBH目录2014中获知。
[0007]根据公开的程序，例如:美国标准ASTME415_14(通过火花原子发射光谱法分析碳和低合金钢的标准测试方法)或ASTM E716-10标准(通过光谱化学分析测定化学组成物的铝和铝合金的取样和样品制备的标准实践)，在针对钢的日本标准JIS Z 2611和JIS Z2612、针对铝的日本标准JIS H 1305以及针对钢的欧洲标准DIN 51009和针对铝的欧洲标准DIN 14726中，样品的全状态研磨制备及其表面应不含污染物。分析领域的技术人员习惯于并训练以(甚至当标准参考材料容纳于保护运输容器中时)研磨标准参考材料。所引用的国家标准程序指示同一样品的表面的更新提供连续性的结果。所属领域中众所周知，一旦制备了样品，表面就会因与环境的相互作用而开始劣化。
[0008]如之前所述，分析的准确性取决于再校准的质量，并且再校准的质量取决于参考标准在其组成物方面的质量，且更重要的，取决于分析之前的制备。样品制备的技术在所属领域中已知。在一些情况下，这是完全手动的操作，本身经受微小的变化。在实验室设置中，此变化可以被控制到可接受的水平。在靠近冶金工艺安装光发射摄谱仪的工业环境中，这些装置可能经受同样严格的再校准过程，然而，由于仪器上的环境压力，可能需要较高频率的再校准。通常，熟悉再校准过程的技术人员必须行进到仪器所在的位置，或在移动设备的情况下，必需进行现场校准或将装置返回到经认证的校准机构。再校准是劳动密集且必要的工作，花费实验室相当大比例的与复验制备参考材料用于校准有关的分析成本。样品表面必须研磨或碾磨平整，不含此过程的残留物，并在表面上具有最大工具印痕。这可以是手动或自动的，但仍需要标准参考材料的加载和检索和离析。
[0009]材料供给业中常见用惰性气体(例如瓶子或安瓿)运送反应材料。所属领域中已知使用例如塑料薄膜、油漆，油，陶瓷和CVD膜的保护涂层来防止金属部件氧化和防腐。
[0010]金属涂层在电触头行业众所周知用于耐腐蚀性。在布朗(Brown)等人的第4，189，204号美国专利中揭示了已经使用银涂层来改进导电性并提供耐腐蚀性。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是提供一种用于光谱仪的校准方法和一种有助于光谱仪校准的参考材料。
[0012]本发明的目的通过一种包括根据权利要求1所述的特征的方法以及通过进一步的独立权利要求的主题来解决。附属权利要求是指本发明的优选实施例。
[0013]所述目的因此通过一种用于光谱仪校准的方法来解决，其中参考材料具有均质元素内容。此外，通过惰性涂层保护参考材料，所述惰性涂层保护参考材料的可复验表面。参考材料用于在接收条件下的光谱仪校准，而无需额外的制备。保护涂层意义上的“惰性”不与元素的绝对非易挥发性相关，而是与环境退化的实际抵抗性相关，并且更确切地说与氧化相关。
[0014]由于涂层，因此不必通过研磨或碾磨制备参考材料的表面以获得表面不呈现氧化或其它化学变化的新的活性表面。因此，本发明允许减少技术工作。
[0015]由于不需要复杂的制备，因此可以进行参考材料从分配装置到光谱仪的自动传送以用于校准，这允许进一步减少技术工作。
[0016]在本发明的优选实施例中，将参考材料保持在分配装置内的惰性气体气氛或真空下，这允许长期存放参考材料。优选地，氩气可以用作惰性气体。
[0017]在本发明的优选实施例中，在校准之后通过光谱仪测量钢的组成物。钢是铁和碳的合金。在本发明的优选实施例中，在校准之后通过光谱仪测量所有类型的含铁金属和非铁金属(包含贵金属、合金和铁合金)的组成物，包含如金属粉末。
[0018]在本发明的优选实施例中，惰性涂层不包括将在钢或铁合金中测量的元素为避免虚假结果。
[0019]可进一步优选的是，替代或补充惰性涂层，使用惰性气体来保护均质内容。
[0020]在本发明的优选实施例中，在光谱仪校准之前将优选地呈硬币形式的多个参考材料分别插入到卡盒中，卡盒的容器包括盖子。
[0021]在本发明的优选实施例中，在光谱仪校准之前将包括多个参考材料的一个或多个卡盒插入到存放和分配装置中，其中根据远程供应可将参考材料保持在真空下或在惰性气体气氛下。惰性气体(例如，氩气，但也可能是其它气体)保护参考材料的再校准表面和保护涂层免受环境污染。
[0022]在本发明的优选实施例中，定期从此类卡盒中取出新的参考材料并将新的参考材料传递到光谱仪压板以进行对应于分析的校准。可以在没有人工干预的情况下执行整个操作。
[0023]用于光谱仪校准的参考材料具有均质元素内容。通过惰性涂层保护所述内容。以此方式，存在可以用于光谱仪校准的活性表面。
[0024]在本发的优选实施例中，惰性涂层由例如锌、镍、舒、铭、钯、银、锇、铱、铂和金或其任何合金等金属构成。
[0025]在本发明的优选实施例中，惰性涂层由例如Ag、Au、Pt、Ir和/或Rh或其任何合金等贵金属构成。贵金属是一侧抗腐蚀和抗氧化的金属。通常，在铁合金或钢中不存在贵金属。由于这些原因，贵金属或其任何合金是合适的材料。
[0026]在本发明的优选实施例中，均质元素内容由钢形成。
[0027]在本发明的优选实施例中，惰性涂层的厚度为0.Ιμπι到ΙΟμ??，优选地为0.5μπι到2μmD
[0028]在本发明的优选实施例中，为了方便处理，参考材料为圆环硬币，因为当将圆形硬币放进外壳中或放进光谱仪压板中用于校准时不需要进行对准。
[0029]在本发明的优选实施例中，硬币的直径为1mm到80mm，硬币的直径和/或高度为Imm到30mm。
[0030]在本发明的优选实施例中，金属或金属合金的纯度为至少90%，并且优选地优于92.5%。
[0031]在另一优选实施例中，参考材料布置在外壳中，由此优选地气密地关闭外壳。超过一片参考材料布置在外壳中将为有利的。这些片可以彼此间隔开布置。外壳可以具有至少两个部分，由此可以将一个部分至少部分地从另一个部分取出。
[0032]还可为优选的是在外壳中将这些片布置为一片在另一片顶上。
[0033]参考材料可以在不进行任何制备的情况下直接使用，这归功于防腐蚀包装、个别地容纳在惰性气体或真空中，含有能提供保护以防止周围环境中的环境污染(例如在处理、存放和使用过程中的气氛、颗粒和接触污染物)的外壳。包装或外壳密封备用。另外，此参考材料到远程位置的便携性使得能够校准移动设备和靠近工业工艺安装的那些设备。
[0034]本发明提供一种可在不进行任何制备的情况下直接使用的具有均质元素内容的尤其用于金属和金属合金的光发射光谱化学参考材料。此外，本发明涉及一种可处理光谱化学材料，其可供直接使用，通过防腐蚀涂层保护且优选地容纳在惰性气体屏蔽的容器中，所述容器提供保护以防止周围环境中的环境污染，例如在处理、存放和使用过程中的大气、颗粒和接触污染物。所述材料能够适用于远程位置中以及实验室环境中的分析设备的自动再校准例程。尤其，本发明适用于冶金工艺。
[0035]惰性层的应用允许在长期存放期间保护再校准表面。这种解决方案也可以与惰性气氛组合。根据所属领域中已知的工业标准的标准参考材料的均质硬币制备有根据已知工业标准的表面涂层以用于对应于分析的校准。保护涂层立即应用于其表面。以这种涂层材料不影响再校准表面的分析(所述表面的元素对分析具有重要性)的方式选择保护涂层。在用于钢的参考材料的情况下，合适的材料的实例(不限制于仅这些材料)是Ag、Au、Pt、Ir、Rh。例如，使用溅射技术通过高质量目标材料应用涂层以获得纯的层(如此几乎不具有将在钢/铁中测量的元素)。所述层的适当厚度为Ιμπι，但是也可以使用在此范围内的其它层厚度。
[0036]为了使用银(Ag)和其它贵金属而具有足够的耐腐蚀性，几微米是适当的层厚度。银的特点是抗硫化性差且硬度低。然而，银具有优于其它非氧化金属的优势，在于所述元素通常不被分析为铁基样品中的污染物，并且其主要光谱发射谱线不干扰铁的分析中通常遇到的其它光谱发射谱线。通常，对于其它贵金属也是如此。
[0037]本发明为分析实验室提供了以可预测方式制备的参考标准，所述参考标准具有在扩展的时间周期对环境稳定的可预测表面。制备工作、制备设备和消耗品的消除为分析仪器的操作成本提供了相当大的益处。参考标准的环境稳定性为冶金工艺位置处安装的仪器提供了与可控实验室中安装的仪器的再校准相同精确度的再校准方式。
[0038]市面上不存在使用自动标准参考加载设备进行使用中的光谱仪(S卩，在车间安装的分析设备)的再校准。为使用中的分析设备的用户提供的潜在益处通过自动再校准系统得以优化，并且不存在制备样品是实现它的关键所在。
[0039]此标准参考材料与所属领域中已知的所有其它标准参考材料之间的另一独特差别在于本发明的即用型表面是两面的。
【附图说明】
[0040]在下文中，借助于实例进一步说明本发明。
[0041 ]图1是呈硬币形式的参考材料的三维视图。
[0042]图2是用于硬币的卡盒式外壳的三维视图。
[0043]图3是卡盒式外壳的截面视图。
[0044]图4是一片参考材料的外壳。
[0045]图5不出打开的图4的外壳。
[0046]图6不出用于多个硬币的另一类外壳。
[0047]图7是另一替代外壳。
【具体实施方式】
[0048]图1是呈圆环硬币形式的参考材料的视图。硬币由已知元素内容I和由银或金构成的涂层2组成。硬币1、2的直径在20mm与60mm之间。硬币1、2的高度在5mm与30mm之间。涂层2的厚度在0.5μηι与5μηι之间。
[0049]已知元素内容1由钢构成，例如低合金钢，包括?6、(:、3丨、3、？、]\111、祖、0、]\10、01、311、八1、￥^8、211、1铁素体不锈钢和马氏体不锈钢，包括?6、(:、3丨、3、？、]\111、祖、0、]\10、01、311、￥、Co、Nb、W、B、N;高氮不锈钢，包括 Fe、C、S1、S、P、Mn、N1、Cr、Mo、Cu、Al、V、W、Co、Nb、B、N。进一步的实例包括卩6、<:、51、5、卩、]\111、祖、0、]\10、01、511、厶1、厶8、？13、~或卩6、(:、51、5、？、]\111、祖、0、01、Al、Co、Mg、N0
[0050]图2是用于硬币1、2的卡盒式外壳3、4的三维视图。图3是包括多个硬币1、2的卡盒式外壳3、4的截面视图。有可能通过一个或多个螺栓5将盖子4附接到容器3上。
[0051]每个硬币1、2插入到由容器3和盖子4构成的卡盒式外壳中。容器3的底部包括用于惰性气体入口6。在容器3与盖子4之间保留狭缝7，所述狭缝允许以自动方式从卡盒式外壳
3、4中取出硬币1、2。此外，狭缝7可以充当用于惰性气体的出口。容器3的侧壁可以包括凹处8，所述凹处允许将容器3固定在分配装置内。
[0052]在替代实施例中，每个参考材料硬币12插入到图4的外壳10中。惰性气体(例如，氩气，但也可能是其它气体)净化外壳的内部空间并且通过外壳的气密关闭来密封，这保护再校准表面和参考材料的保护涂层免受环境污染。为此目的，作为一个实例，可以利用O型环
13。硬币外壳10仅在使用之前被打开(如图5中所示)并传递到光谱仪用于分析。还预期使用图6的塑料袋。可以将多个硬币12容纳在箔片衬背的支座20中，所述支座提供个别硬币12的分配而不会影响对剩余硬币12的惰性气体保护。本实施例类似于用作药片分配器的泡形罩。硬币12的个别分配为操作与提供再校准表面而不需要制备设备。图7是多个箔片的常见包装21。
【主权项】
1.一种用于光谱仪的校准的方法，其特征在于，使用参考材料用于所述光谱仪的校准，其中所述参考材料具有由惰性涂层(2)保护的均质元素内容(I)。2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，将所述参考材料(1、2)从分配装置自动传递到所述光谱仪以用于校准。3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在校准之前将所述参考材料保持在惰性气体气氛或真空下。4.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述惰性气体是氩气。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，在所述校准之后通过所述光谱仪测量铁合金或钢合金的组成物。6.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述惰性涂层不包括将在钢或铁合金中测量的元素。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，替代或补充所述惰性涂层，使用惰性气体来保护所述均质内容。8.—种具有均质元素内容的用于根据前述权利要求中的一项所述的光谱仪校准的参考材料，其特征在于，所述内容由惰性涂层保护。9.根据前述权利要求所述的参考材料，其特征在于，所述惰性涂层由Ag、Au、Pt、Ir和/或Rh或其合金构成。10.根据前述权利要求中的一项所述的参考材料，其特征在于，均质元素内容由钢形成。11.根据前述权利要求中的一项所述的参考材料，其特征在于，均质元素内容(I)不包括涂层元素(2)。12.根据前述权利要求中的一项所述的参考材料，其特征在于，所述惰性涂层的厚度为0.1ym到 1ym，优选地为0.5μηι到2μηι。13.根据前述权利要求中的一项所述的参考材料，其特征在于，所述参考材料是圆环硬币。14.根据前述权利要求所述的参考材料，其特征在于，所述硬币的直径为1mm到80mm，所述硬币的直径和/或高度为Imm到30mm。15.根据前述权利要求中的一项所述的参考材料，其特征在于，所述钢的纯度为至少90%，并且优选地优于92.5% 016.根据前述权利要求中的一项所述的参考材料，其特征在于，其布置在外壳中，由此优选地气密地关闭所述外壳。17.根据权利要求16所述的参考材料，其特征在于，超过一片所述参考材料布置在所述外壳中。18.根据权利要求17所述的参考材料，其特征在于，所述片彼此间隔开布置。19.根据权利要求16到18中的一项所述的参考材料，其特征在于，所述外壳具有至少两个部分，由此可以将一个部分至少部分地从另一个部分取出。20.根据权利要求17所述的参考材料，其特征在于，所述片布置为一片在另一片顶上。
【文档编号】G01N21/27GK106053354SQ201610239570
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】吕卡·拉莫兰特
【申请人】贺利氏电子耐特国际股份公司