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?全譜直讀光譜儀?是一種基于原子發射光譜學原理、采用CCD/CMOS檢測器實現全譜讀取的金屬元素定量分析設備，廣泛應用于冶金、鑄造等領域的質量控制。

核心原理與結構

工作時在高純氬氣保護下，通過高壓電火花激發樣品表面產生高溫，使樣品元素發射特征光譜，經光學系統分光后由檢測器轉換為電信號，最終由計算機計算出各元素的百分比含量。儀器主要分為?激發系統、光學系統、測控系統、軟件數據處理系統?四大模塊，現代機型普遍采用帕邢-龍格真空光室、HEPS數字化固態光源和以太網數據傳輸設計。

核心技術特點

1. ?檢測能力強?：可測定鐵基、鋁基、銅基等10余種金屬基體，支持痕量碳、磷、硫等元素檢測，無需增加硬件即可擴展分析元素。
2. ?分析效率高?：常規樣品檢測僅需?20-40秒?，可快速指導爐前生產調整，避免批量廢品。
3. ?穩定性高?：采用真空恒溫光室設計，溫度波動控制在±0.5℃以內，長期重現性佳，氬氣消耗量僅為傳統光譜儀的一半，維護成本更低。

原理及行業應用

1 原理

通過激發光源高壓放電對金屬材料施加一定的能量，金屬材料會由固態變為氣態。在氬氣環境保護下，金屬蒸汽的原子外層電子會由基態躍遷至激發態，當外層電子由激發態回到基態時，能量以光的形式放出，不同元素發射出不同波長的光。我們通過 CCD 檢測器采集全譜曲線，根據光的波長確認某一元素的存在，根據該波長的光強度確定這一元素的含量多少。




圖 1 光譜分析原理

激發臺中的電極與預先制備好的金屬樣本之間在激發過程中產生電火花。火花發出的光通過入射狹縫進入光室，通過光柵分光后，不同波長的光以不同的角度分開，照射到 CCD 傳感器上。CCD將光信號轉化成為電信號，并通過測量系統傳輸給計算機，經處理后，得出分析結果。






圖 2 儀器工作原理圖


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三、技術優勢
3.1 產品技術特點

A. CCD 全譜直讀技術

M4000 直讀光譜儀實現全譜采集，測量的譜線近萬條，可分析 Fe、Al、Cu、Zn、Ni 等基體， 50 多種元素。

?可實現根據元素的含量范圍選擇不同的分析譜線，大含量范圍的測量更準確；?可實現不同基體中同一元素的測量采用不同的分析譜線，共存元素干擾最小；?可實現先進的算法，可以準確扣除各種共存元素干擾；?可實現智能化儀器校正，方便快捷；?儀器出廠后，仍然具有較強的可擴展性；

B. 體積小，重量輕

?主機尺寸長?818mm，寬?590mm，高?396mm，重量?70kg；

?方便調試安裝以及后期可能的移機；


C. 穩定時間快，半小時即可檢測

?開機穩定半小時即可檢測，節省時間提高工作效率；
D. 能耗低，待機 50W 工作 400W

?長時間開機使用中省電，降低檢測成本；

E. 可編程全脈沖合成數字光源

?脈沖合成全數字光源（可編程脈沖全數字光源），頻率可達?1000Hz；?高能預然技術（HEPS）；?優化設計的控制和功率電路，完善的激發安全保護功能?為不同分析目標提供火花、電弧或組合激發波形

F. 樣品激發臺


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?激發室的特殊設計，使樣品室/激發室的清理工作更加便利；?優化的氬氣氣路設計保證激發臺的有效冷卻和激發過程中產生的金屬粉塵有效進入過濾

器；使樣品激發更加穩定，并大大減少了人體對金屬粉塵的攝入，有利于保護操作人員的健康安全；更小的激發空間，使氬氣消耗更小；

?具有電極自吹掃功能，使電極使用壽命更長、清潔電極更加容易??13 mm?的激發孔徑更利于樣品分析?開放式樣品激發臺可適應各種大小、更多形狀樣品的分析；

?透鏡部分的結構設計，使透鏡拆裝、擦拭更方便，氬氣的沖洗設計更可以延長透鏡清洗周期



G. 光學系統

?帕型-龍格結構的全譜光學系統?多個高性能?CCD?探測器?耐環境溫度變化?光室恒溫控制，恒溫溫度為?34℃；


H. 氬氣自循環系統設計

?全球領先的氬氣自循環設計，更加節省氬氣；

I. 精密溫度控制電路

?精密光學系統，對熱脹冷縮帶來的微小形變非常敏感。所以幾十年來直讀光譜儀，或者其

他高端光譜儀器，均采用恒溫控制系統，以保證光學系統不會產生短期漂移。

?M4000?采用?8?片以上進口高質量加熱元件，很好的保證了恒溫精度和可靠性。同時采用微

漂移校正算法雙重保障，進而實現了非常好的環境適應性，和長期穩定性。?穩定性是評價儀器的重要指標，在不做特殊修正的情況下，保持?30?天甚至更長時間的數據

穩定，才可以稱作一個高品質的直讀光譜儀。


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J. 高端 DSP/FGPA 處理器電路

?為多種先進且運算量巨大的算法實現提供硬件支持；

K. 軟件功能豐富，便捷易操作

?強大的分析及數據管理功能；?測量窗口可顯示多次測試結果，平均值，標準偏差，相對標準偏差；?健全的牌號庫及識別功能，用戶可根據需要修改牌號庫數據；?當量元素編輯功能：適合碳當量、組合控制等數值分析；?質控功能：方便客戶隨時檢查產品是否符合需要；?提醒功能：根據設置提醒用戶及時清理激發臺；?實時診斷儀器的激發異常；?智能校準功能；




L. 關鍵器件?內部處理器、ADC?芯片、CCD?傳感器、光柵等元器件均是國外知名廠家生產，原裝進口；



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四、儀器分析元素及范圍

Fe 基體分析程序


M4000-N 型 CCD 全譜直讀光譜儀 分析范圍表

序 Program Low Alloy Steel Cr-Ni Stainless Steel Cast Iron Tool Steel
號 分析曲線 中低合金鋼 Cr-Ni 不銹鋼 鑄鐵 工具鋼

元素 Min Max Min Max Min Max Min Max

1 C 0.0001 1.3 0.0001 2.5 0.9 4.5 0.0001 2.2

2 Si 0.0001 3.9 0.0001 4.1 0.2 4.1 0.0001 1.5

3 Mn 0.0001 2.1 0.0001 16 0.0005 4.7 0.0001 1.7

4 P 0.0001 0.051 0.0001 0.092 0.0001 2 0.0001 0.07

5 S 0.0001 0.059 0.0001 0.4 0.0001 0.2 0.0001 0.06

6 Cr 0.0001 4.5 0.0001 32 0.0001 34 0.0001 14

7 Ni 0.0001 4.4 0.0001 48 0.0001 32 0.0001 0.55

8 Mo 0.0001 1.3 0.0001 4.2 0.0001 4 0.0001 9.4

9 Al 0.0001 1.5 0.0001 1.7 0.0001 0.12 0.0001 1.6

10 Cu 0.0001 0.5 0.0001 4.5 0.0001 2.2 0.0001 0.5

11 Co 0.0001 0.5 0.0001 17 0.0001 0.03 0.0001 8

12 Ti 0.0001 1.2 0.0001 1.1 0.0001 1

13 Nb 0.0001 0.3 0.005 2 0.002 0.7

14 V 0.0001 0.9 0.002 9.5 0.001 1.2 0.0003 2.5

15 W 0.0001 2.1 0.007 4.1 0.007 1 0.0003 19

16 Mg 0.001 0.14

17 La 0.001 0.12

18 Ce 0.001 0.1

19 B 0.0001 0.02 0.002 0.02 0.002 0.5

20 As 0.0001 0.1 0.0001 0.04 0.004 0.09

21 Pb 0.0001 0.026 0.0001 0.025 0.001 0.03

22 Sn 0.0001 0.105 0.0001 0.055 0.004 0.3

23 Zn 0.0001 0.035 0.0001 0.008 0.002 0.03

24 Bi 0.0001 0.013 0.0001 0.003 0.01 0.03

25 Ca 0.0001 0.002 0.0001 0.0011 0.002 0.2

26 Sb 0.0001 0.02 0.0001 0.025

27 Zr 0.0001 0.35

28 Fe 余量 余量 余量 余量




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Al 基體分析程序




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Cu 基體分析程序



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五、典型行業用戶

細分行業 國內典型應用

整車廠 吉利集團、一汽集團、江淮集團、東安動力、北汽集團、現代汽車韓國總部

康明斯發動機有限公司、濰柴動力股份有限公司、蕪湖中瑞汽車零部件有限公司、合肥常青機械股份
有限公司、德盛鎂汽車部件有限公司、萊蕪環球汽車零部件有限公司、柳州菱特動力科技有限公司、
汽配行業 中山富拉司特工業有限公司、長春華維汽車零部件有限公司、長春市繁榮沖壓有限公司、淅川汽車減
振器廠


韓國現代起亞集團一級供應商：OTO Co.Ltd、Hanjoo Metal Co.Ltd、DONG SUH CO.LTD

鋼鐵、冶金 包頭鋼鐵、武漢鋼鐵、新余鋼鐵集團、馬鞍山鋼鐵、興澄特鋼、撫順特鋼、江蘇永鋼集團

高鐵 中車長江車輛有限公司、中國中車戚墅堰車輛工藝研究所、南車成都機車車輛有限公司、中國中鐵沈
陽鐵道裝備有限公司、青海青鐵軌道科技有限公司、銅陵銅車鍛鑄有限責任公司


鋁合金、電解鋁 中國有色、中國鋁業、南山鋁業、信發希望鋁業、云南冶金集團

石油石化 中國石油天然氣集團有限公司、中國石油化工集團公司、中海油田服務股份有限公司

科研、院校 浙江大學、山東大學、鄭州大學、青海大學、哈爾濱工業大學、東北大學、江蘇科技大學、鄭州機械
研究所（國家標準樣品檢測）江蘇大學、常州工程學院 淮安鋼鐵研究總院、蕪湖鋼研研究測試院


第三方檢測 湖北省質量技術監督局、杭州華新檢測技術股份有限公司、深圳建研檢測有限公司、山東建筑大學工
程鑒定中心、中國建材檢驗集團江蘇分公司、杭州華安無損檢測有限公司


鍋爐壓力容器 魯西化工集團股份有限公司，河北華林機械設備有限公司、山東新興重工科技有限公司

軸承 中國瓦房店軸承股份有限公司、大連冶金軸承集團有限公司

軍工 渤海船舶重工有限責任公司、中國兵器集團特種工業裝備集團、中國人民解放軍空軍航空第四裝備站、
南陽向東北方工業有限公司、濟南第 7423 工廠


電器 青島海爾、青島海信、力諾瑞特新能源有限公司、平高集團

電力、電機 哈爾濱電機廠、泰開集團、湖北省電力科學研究院、愛瑪電動車

鑄造 濟南玫德鑄造有限公司、河北天宇高科冶金鑄造有限公司、徐州瑞厚鑄造? 徐州金廣機械、徐州鑄鑫
機械、徐州實邦機械、徐州吉祥鳥、徐州順恒機械、江蘇三眾彈簧、江蘇金牛機械、江蘇高大豐金屬


標準件、鏈條 諸暨鏈條總廠、常熟標準件廠、桑德蘭緊固件(浙江)有限公司、浙江恒久機械集團有限公司

電纜 安徽太平洋電纜股份有限公司、安徽宏源線路器材有限公司、安徽華電電纜集團有限責任公司

煤機裝備 山西同煤集團中央機廠、神華寧夏礦山機械廠、晉煤集團金鼎煤機

工具、刀具 河北中泊防爆工具集團股份有限公司（全球最大防爆工具）、牡丹江工具廠、重慶市為民刀具有限公
司


工程機械 徐工集團? 徐工道路 徐工科技? 徐工液壓件? 徐工建機? 徐工基礎? 三一重工




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七、實驗室環境

7.1 環境要求

儀器須放置在專用實驗室內，室內面積大于 10 平方米，并確保周圍無有害、易燃及腐蝕性的氣體。注意事項：禁止將本儀器置于化學分析實驗室內。


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工作溫度：10℃～30℃，3 小時內室溫波動小于 2℃，要求實驗室安裝空調。存儲溫度：0℃～

45℃

環境相對濕度：20%～80%，對于潮濕地區，需配備一臺去濕機。

M4000 直讀光譜儀的分光室裝在具有溫控裝置的箱體內，適合在上述環境范圍內正常工作，若超出上述要求范圍，儀器的使用壽命和測量精度將受到影響。

7.2 電源要求

1）電源：單相 220±20V、1KVA 的電源供電。為保證 M4000 直讀光譜儀的正常使用，請為儀器配備一臺 1kVA～3kVA 的單相 220V 交流參數穩壓器。

2) M4000 直讀光譜儀使用保護性接地的單相電源。為保證儀器可靠使用，用戶必須保證電網

的 PE 保護地良好接地，且與其他大型設備的保護地分開。如果用戶不能保證 PE 良好接地，請為儀器單獨準備一根地線，要求接地電阻小于 4 歐姆。

7.3 氬氣要求

1）氬氣純度≥99.999%，含氧量≤2ppm，含 H2O 量≤5ppm，（氬氣瓶不能露天存放，嚴禁雨淋）。如無高純氬氣，建議使用氬氣凈化器。

2) 氬氣控制壓力：0.5Mpa。

7.4 樣品制備

對于鋁基、銅基等有色金屬樣品必須使用專用車床制備樣品。

對于鐵基樣品必須使用專用磨樣機制備樣品，一臺雙盤磨樣機及一臺落地式砂輪機，用于鋼鐵試樣表面的打磨。鑄鐵樣品白口化必須均勻。

被分析樣品必須均勻，無氣孔，無鑄造缺陷,制備必須達到表面平滑，無氧化層，無油污，樣品邊緣無毛刺。

7.5 標準樣品要求

M4000 直讀光譜儀出廠時會隨機附贈一塊光譜校正標準樣品，用于校正儀器的整體光譜漂移校正。除此之外，用戶需準備適合自己產品類型的標準樣品或內控樣品，用于儀器分析曲線的校正。


八、用戶服務

服務承諾

客戶選型技術售前方案指導

聚光盈安各個區域銷售，皆經過產品技術培訓和應用行業知識培訓，有能力根據客戶的公司情況，為客戶提供合理的解決方案。同時，公司在每個區域配備技術支持服務團隊，針對用戶的特殊工況，做出針對的解決方案，以幫助用戶高效的、合理的選擇金屬材料化學和物理特性的分析解決方案。



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上門安裝調試與使用培訓用戶購買直讀光譜儀產品后，由聚光盈安廠家負責派專業的工程師上門安裝調試。

用戶購買直讀光譜儀產品后，由聚光盈安廠家負責派專業的工程師上門進行使用培訓，直到使用者能夠順利掌握儀器的使用和維護。

全生命周期跟蹤服務

儀器在使用過程中，出現任何異常，或者使用者有需要幫助的問題，用戶可先通過電話確認故障現象并解決問題，如需現場解決的，服務工程師可在 48 小時內趕往現場。保修期內，在儀器正常使用情況下出現的故障，免費維修；但由于買方操作或維修人員操作失誤或使用不當以及不可抗力因素（戰爭、地震、雷擊、洪水等）等原因造成儀器硬件損壞，賣方將收取成本費和維修費。超過保修期后,賣方將繼續提供維修服務及使用咨詢，如果需到用戶現場服務的，賣方將適當收取零部件費、服務等費用。客戶也可選購聚光盈安公司的維保服務包，享受定期的保養維護服務。

保修期的計算方式：

1) 儀器的保修期以合同規定為準；

2) 如合同中沒有特別指出，保修按照以下期限執行：

? 保修期限從貨物驗收后起 12 個月，或買方收到貨物一個月起 12 個月，以先到者為準。
? 通用的易損件（如鼠標、普通鍵盤等）保修期為出廠之日起三個月；

? 外配件（PC、打印機、穩壓電源等）保修期按生產廠家規定的為準；
? 返修件保修期為三個月；消耗品（過濾棉、電極刷等）不保修。

3）若確屬儀器存在質量問題，影響使用，保修期將相應順延。