AG-3000 手持合金分析(xi)光(guang)譜(pu)儀工(gong)作(zuo)原(yuan)理

更(geng)新時(shi)間(jian)：2025-11-05

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AG-3000 手持合金分析(xi)光(guang)譜(pu)儀的核(he)心(xin)工(gong)作(zuo)基礎(chu)是 X 射(she)線(xian)熒(ying)光光(guang)譜(pu)技(ji)術，該技(ji)術通(tong)過(guo) “原(yuan)級 X 射線(xian)激發 — 次級 X 射線(xian)（X 射線(xian)熒(ying)光）產(chan)生 — 光譜(pu)分析(xi)" 的(de)流(liu)程，實(shi)現對(dui)合(he)金元素的(de)識別(bie)與含量(liang)檢(jian)測(ce)，具體過(guo)程如下(xia)：

（壹(yi)）原(yuan)級 X 射線(xian)激發

儀(yi)器搭(da)載(zai)大功(gong)率微(wei)型(xing) X 射(she)線(xian)管（可(ke)選(xuan)擇(ze)金、銀、鎢、鈀(ba) 4 種靶(ba)材(cai)，工(gong)作(zuo)參數(shu)為(wei) 50KV、100MA、4W），通(tong)電後(hou)產(chan)生原(yuan)級 X 射線(xian)。原(yuan)級 X 射線(xian)作(zuo)為(wei)激(ji)發源(yuan)，照射到待檢(jian)測(ce)的合金樣(yang)品(pin)表面時(shi)，其(qi)能量(liang)高(gao)於(yu)樣(yang)品(pin)中(zhong)原(yuan)子內(nei)層(ceng)電子的(de)結(jie)合(he)能，會與原(yuan)子發生碰撞(zhuang)並驅(qu)逐內(nei)層(ceng)電子，使(shi)原(yuan)子體(ti)系(xi)處於(yu)不穩(wen)定的(de)激(ji)發態（激(ji)發態原(yuan)子的(de)壽命(ming)約為(wei) 10⁻¹²~10⁻¹⁴秒）。

（二(er)）X 射線(xian)熒(ying)光（次(ci)級 X 射線(xian)）產生

處於(yu)激發態的(de)原(yuan)子會自發狀態(tai)向(xiang)低能(neng)狀(zhuang)態躍(yue)遷，以維持體系(xi)穩(wen)定。當較外(wai)層(ceng)的(de)電子躍(yue)入內(nei)層(ceng)電子被(bei)驅(qu)逐後(hou)形(xing)成(cheng)的 “空(kong)穴" 時(shi)，會釋放(fang)出兩(liang)能(neng)級之(zhi)間(jian)的(de)能(neng)量(liang)差(cha)。若該能量(liang)未(wei)在原(yuan)子內(nei)部被(bei)吸(xi)收(shou)，而(er)是以(yi)輻(fu)射(she)形(xing)式釋放(fang)，便形(xing)成(cheng)了具有元素專(zhuan)屬特(te)征的(de) X 射(she)線(xian)熒(ying)光（即(ji)次級 X 射線(xian)）。不同(tong)元素的(de)原(yuan)子結(jie)構(gou)存在差(cha)異(yi)，其(qi)電子能(neng)級分布(bu)不(bu)同，因此躍(yue)遷時(shi)釋放(fang)的 X 射(she)線(xian)熒(ying)光能(neng)量(liang)與波(bo)長也(ye)各(ge)不相(xiang)同，這(zhe)是實(shi)現元素定性(xing)分析(xi)的(de)關(guan)鍵依據(ju)。

（三）元素定性(xing)與定量(liang)分析(xi)

定性(xing)分析(xi)：儀(yi)器配備高(gao)性能(neng)高(gao)分辨(bian)率 Si-Pin X 射(she)線(xian)探(tan)測(ce)器（經 Peltier 效(xiao)應半(ban)導(dao)體制冷(leng)至(zhi) - 35℃，解析(xi)度 < 180ev），可(ke)捕(bu)捉並識(shi)別(bie)不(bu)同(tong)元素釋放(fang)的 X 射(she)線(xian)熒(ying)光。通(tong)過(guo)分析(xi)熒(ying)光的(de)能量(liang)或波(bo)長，即(ji)可確(que)定樣(yang)品(pin)中(zhong)含有(you)的(de)元素種(zhong)類，例(li)如可(ke)識(shi)別從 Ti（鈦(tai)）到 U（鈾）之(zhi)間(jian)的(de)所有(you)元素，包(bao)括(kuo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的 Cr（鉻(ge)）、Ni（鎳），貴(gui)金屬中(zhong)的 Au（金）、Pt（鉑）等。

定量(liang)分析(xi)：X 射(she)線熒(ying)光的(de)強度與對(dui)應元素在樣(yang)品(pin)中(zhong)的含量(liang)存(cun)在固(gu)定關(guan)聯 —— 元素含量(liang)越高(gao)，釋放(fang)的 X 射(she)線(xian)熒(ying)光強度越強。儀(yi)器(qi)通過(guo)內(nei)置(zhi)的軟件算(suan)法（如基本(ben)參數(shu)法、Compton 歸壹(yi)化法、經驗校準(zhun)模式(shi)）對(dui)熒(ying)光強度進行計算(suan)，結(jie)合(he) 8G 大容(rong)量(liang)數(shu)據(ju)存(cun)儲卡(ka)中(zhong)存儲(chu)的(de)≥40000 組數(shu)據(ju)及(ji)光譜(pu)圖作(zuo)為(wei)參考(kao)，得出元素含量(liang)的(de)數(shu)值(zhi)，檢(jian)測(ce)限(xian)可達(da) 0.01%，且(qie)不同(tong)含量(liang)區(qu)間(jian)的(de)測(ce)試誤差(cha)嚴(yan)格控(kong)制在標準(zhun)範圍內(nei)（如含量(liang) > 5% 的(de)元素誤(wu)差(cha) <±0.1~0.2%，含量(liang) 0.1~0.5% 的(de)元素誤(wu)差(cha) ±0.01~0.03%）。

二(er)、關(guan)鍵技(ji)術支(zhi)撐：軟件算(suan)法與硬(ying)件協同優(you)化

為(wei)確(que)保檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)的性(xing)能，AG-3000 手持合金分析(xi)光(guang)譜(pu)儀通過(guo)軟(ruan)件算(suan)法優(you)化與硬(ying)件功(gong)能協同，進壹(yi)步(bu)完善工(gong)作(zuo)流(liu)程，主(zhu)要體現在以下(xia)方(fang)面(mian)：

（壹(yi)）軟件(jian)算(suan)法：光(guang)譜(pu)數據(ju)精細(xi)化處理

儀器(qi)采用(yong)軟(ruan)件算(suan)法，經過(guo)近(jin) 10 年(nian)開(kai)發與完善，具備 8 項(xiang)核心(xin)光(guang)譜(pu)數據(ju)處理功(gong)能，可減(jian)少幹(gan)擾、提升數(shu)據(ju)準(zhun)確性(xing)：

譜(pu)線光滑(hua)處理：減(jian)少光(guang)譜(pu)信(xin)號中(zhong)的噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾，使(shi)譜(pu)線更(geng)平(ping)穩(wen)，便(bian)於(yu)準(zhun)確識(shi)別峰值(zhi)；

逃(tao)逸(yi)峰與疊(die)加峰：探(tan)測(ce)器自身產生的逃(tao)逸(yi)峰及(ji)不(bu)同元素熒(ying)光峰重(zhong)疊(die)帶(dai)來的幹(gan)擾，避(bi)免(mian)誤判(pan)；

背景與空(kong)峰位(wei)去除(chu)：剔除(chu)樣(yang)品(pin)背景輻射及(ji)無(wu)實(shi)際元素對(dui)應的空(kong)峰信(xin)號，聚焦(jiao)檢(jian)測(ce)數據(ju)；

強度提取與圖譜(pu)整合：提取 X 射(she)線(xian)熒(ying)光的(de)強度信(xin)息，將分散的光(guang)譜(pu)數據(ju)整(zheng)合為(wei)完整圖譜(pu)，為(wei)定量(liang)分析(xi)提供可靠(kao)依據(ju)；

波(bo)峰疊(die)加(jia)因素(su)方(fang)法：針(zhen)對(dui)復(fu)雜合(he)金中(zhong)多(duo)元素熒(ying)光峰疊(die)加(jia)的情(qing)況，通過(guo)算(suan)法修(xiu)正(zheng)疊加影響(xiang)，確(que)保各(ge)元素含量(liang)計算(suan)準(zhun)確。

此外(wai)，軟(ruan)件(jian)還(hai)支持基本(ben)參數(shu)法（FP Method），無(wu)需(xu)提前了解樣(yang)品(pin)種類或選(xuan)定測(ce)試曲線(xian)，可直接(jie)對(dui)未(wei)知合(he)金樣(yang)品(pin)進行分析(xi)，大(da)幅(fu)提升檢(jian)測(ce)便捷性(xing)；同時(shi)具備多(duo)次測(ce)試平(ping)均(jun)值(zhi)統計功(gong)能，進壹(yi)步(bu)降低(di)偶(ou)然誤(wu)差(cha)，提高(gao)檢(jian)測(ce)精度。

（二）硬(ying)件協同：保障(zhang)檢(jian)測(ce)

硬(ying)件設(she)計與軟(ruan)件算(suan)法深(shen)度協同，為(wei)工(gong)作(zuo)原(yuan)理的(de)落地提供支撐：

激(ji)發源(yuan)與探(tan)測(ce)器匹(pi)配：X 射線管的(de) 4 種(zhong)靶(ba)材與 6 種(zhong)可自動調節(jie)的濾波(bo)器配合，可根據(ju)不(bu)同樣(yang)品(pin)材質優(you)化激(ji)發效(xiao)果(guo)；-35℃超(chao)低溫制冷(leng)的 Si-Pin 探(tan)測(ce)器則確(que)保對(dui)弱(ruo)熒(ying)光信(xin)號的高(gao)靈敏度捕(bu)捉(zhuo)，實現 Ti、V 等元素 0.02% 的(de)高(gao)精度檢(jian)測(ce)，甚至(zhi)能區(qu)分不(bu)銹(xiu)鋼 304 與 321、鈦(tai)合金 7 級鈦(tai)與純鈦(tai)等易(yi)混淆牌(pai)號(hao)；

智(zhi)能(neng)控制：儀器(qi)配備壹(yi)觸式(shi) “扳機(ji)"，軟件(jian)可自動定時(shi)鎖扳機(ji)或停止測(ce)試；當檢(jian)測(ce)窗前方(fang)無(wu)樣(yang)品(pin)時(shi)，2 秒內(nei)自動關(guan)閉 X 射(she)線，避(bi)免(mian)輻射(she)泄(xie)漏(lou)，保障(zhang)操作(zuo)人(ren)員；

現場(chang)適配性設(she)計：壹(yi)體化機(ji)身具備防(fang)水(shui)、防(fang)塵(chen)、防(fang)凍、防(fang)振(zhen)性能(neng)，配合可延(yan)伸探(tan)頭(tou)，可在野外(wai)、潮(chao)濕(shi)、低溫(wen)等惡(e)劣環(huan)境(jing)下(xia)，對(dui)管(guan)道內(nei)壁(bi)、焊縫(feng)、頭(tou)發絲（0.06mm）細(xi)的(de)小型(xing)部件等(deng)難接(jie)觸位(wei)置進行檢(jian)測(ce)，確保現場(chang)檢(jian)測(ce)。

三、原(yuan)理落地：從技(ji)術到(dao)應用的(de)轉(zhuan)化

AG-3000 手持合金分析(xi)光(guang)譜(pu)儀的工(gong)作(zuo)原(yuan)理通(tong)過(guo) “快(kuai)速響(xiang)應、無(wu)損(sun)檢(jian)測(ce)" 的特(te)點，轉(zhuan)化為(wei)實(shi)際(ji)應用價(jia)值(zhi)。例(li)如在廢料(liao)分揀(jian)場(chang)景中(zhong)，儀器(qi)可(ke)在 2-3 秒內(nei)顯示牌(pai)號(hao)、元素及(ji)百分比含量(liang)，實(shi)現廢舊(jiu)不銹鋼、銅合金、鋁合(he)金的快速分揀(jian)；在貴(gui)金屬檢(jian)測(ce)中(zhong)，無(wu)需(xu)損(sun)壞(huai)樣(yang)品(pin)即可判(pan)定金、銀等(deng)元素含量(liang)及(ji)克(ke)拉(la)等級；在礦(kuang)石品(pin)位(wei)檢(jian)測(ce)中(zhong)，可現場(chang)分析(xi)從 Mg（鎂(mei)）到 Pu（鈈(bu)）之(zhi)間(jian)的(de) 83 種(zhong)元素含量(liang)。這(zhe)壹(yi)系(xi)列(lie)應用均(jun)以 X 射(she)線(xian)熒(ying)光光(guang)譜(pu)技(ji)術為(wei)核(he)心(xin)，以(yi)軟(ruan)件(jian)與硬(ying)件的(de)協同優(you)化為(wei)保障(zhang)，充分體(ti)現了其(qi)工(gong)作(zuo)原(yuan)理的(de)科學(xue)性與實(shi)用性(xing)。