L'importance du gaz argon dans les spectromètres

Le principe de fonctionnement de base de un spectromètre à lecture directe à spectre complet Le principe consiste à utiliser un système dispersif pour décomposer la lumière composite issue d'une source lumineuse en spectres classés par longueur d'onde ou fréquence. Un détecteur mesure ensuite l'intensité lumineuse à différentes longueurs d'onde afin d'analyser la composition et la structure de l'échantillon. Si l'instrument contient de l'air, celui-ci absorbera la lumière d'excitation, ce qui faussera les mesures. Il est donc essentiel d'éliminer l'air de l'instrument.

I. Les spectromètres à lecture directe à spectre complet peuvent être divisés en deux catégories : les spectromètres remplis d'argon et les spectromètres sous vide.

1. Principe de fonctionnement d'un spectromètre rempli d'argon :

1.1. Avant que l'échantillon ne soit excité par une étincelle ou un arc électrique, la chambre optique est remplie de gaz argon de haute pureté pour expulser l'air (en particulier l'oxygène et l'azote).

1.2. Dans une atmosphère d'argon, les spectres atomiques générés par l'excitation de l'échantillon ne seront pas oxydés par l'oxygène ni ne réagiront avec l'azote, évitant ainsi les interférences dues aux pics parasites et à l'atténuation de l'intensité spectrale.

1.3. Les spectres caractéristiques purs sont dispersés par un réseau et capturés avec précision par un détecteur, produisant finalement des données précises sur la teneur en éléments.

2. Logique de fonctionnement du spectromètre à vide :

2.1. Avant l'excitation de l'échantillon, une pompe à vide vide la chambre d'excitation dans un état de faible vide, en éliminant les gaz tels que l'oxygène et l'azote.

2.2. L'environnement sous vide empêche l'absorption par l'air des spectres caractéristiques ultraviolets d'éléments légers tels que le carbone, le soufre et le phosphore, réduisant ainsi les interférences dues aux pics parasites.

2.3. Les spectres caractéristiques purs après dispersion du réseau sont reçus par un photodétecteur, produisant finalement des données précises sur la teneur en éléments.

II. Application de l'argon dans les spectromètres

1. Gaz protecteur lors de la phase d'excitation :

Lors de l'excitation des échantillons métalliques, de l'argon de haute pureté est introduit dans la chambre d'excitation afin d'éliminer l'air (notamment l'oxygène et l'azote), empêchant ainsi l'oxydation des éléments facilement oxydables présents dans l'échantillon (comme l'aluminium et le titane). L'argon empêche également toute réaction de l'azote avec l'échantillon, susceptible de générer des pics parasites, garantissant ainsi l'absence d'interférences avec les spectres caractéristiques des éléments légers tels que le carbone et le soufre et améliorant de ce fait la précision de la détection.

2. Gaz protecteur dans la chambre optique :

La chambre optique d'un spectromètre à argon est remplie d'argon de haute pureté, l'air ambiant étant évacué. Ainsi, dans cette atmosphère d'argon, après dispersion par le réseau, les spectres caractéristiques purs pénétrant dans la chambre optique ne sont ni oxydés par l'oxygène ni influencés par l'azote, évitant ainsi les interférences dues aux pics parasites et l'atténuation de l'intensité spectrale. Ceci permet une détection précise, aboutissant à des données exactes sur la composition élémentaire.

III. L’impact de la pureté de l’argon sur la précision de la détection

1. Raisons de l'impureté de l'argon :

1.1. Procédé de production et de purification :

Lors de la production d'argon par séparation de l'air, des colonnes de distillation peu performantes peuvent laisser des impuretés telles que de l'oxygène, de l'azote et du dioxyde de carbone. L'utilisation d'argon recyclé pour la purification peut également entraîner une diminution de la pureté si le gaz de départ contient des fumées de soudage ou de l'humidité.

1.2. Processus de stockage et de transport :

Les parois sales des bouteilles d'argon peuvent laisser des traces d'humidité, d'huile ou d'autres gaz ; les fuites au niveau des vannes et des canalisations peuvent permettre à l'air de pénétrer ; le mélange de bouteilles contenant différents gaz peut entraîner une contamination croisée.

1.3. Opération de remplissage :

Les cylindres et les canalisations n'ont pas été suffisamment mis sous vide et purgés avant le remplissage ; les manomètres, les débitmètres et autres instruments de mesure de l'équipement de remplissage manquaient de précision ; ou d'autres sources de gaz ont été introduites pendant le processus de remplissage.

2. Méthodes de purification de l'argon :

2.1. Contrôle de version :

Choisissez des fournisseurs de gaz réputés et spécifiez l'achat d'argon de haute pureté (pureté ≥ 99,999 %), en exigeant des rapports d'inspection de qualité pour éviter de remplir directement le cylindre avec de l'argon de faible pureté.

2.2. Prétraitement du cylindre :

Avant la première utilisation ou le remplacement du gaz, videz le cylindre d'argon pour éliminer l'air résiduel, l'humidité et autres impuretés ; vous pouvez également utiliser de l'argon de haute pureté pour la purge, en remplissant à plusieurs reprises avec de petites quantités d'argon de haute pureté puis en purgeant pour réduire la concentration d'impuretés.

2.3. Nettoyage du système de gaz :

Les canalisations et les raccords du spectromètre doivent être maintenus propres et secs. Il convient de vérifier régulièrement l'absence de fuites et d'accumulation de poussière afin d'éviter toute infiltration d'air dans le circuit de gaz et toute contamination de l'argon contenu dans la bouteille.

2.4. Stockage et utilisation appropriés :

Les bouteilles d'argon doivent être placées verticalement dans un endroit frais et sec, à l'écart des sources de chaleur et des substances corrosives ; maintenir une pression stable à l'intérieur de la bouteille pendant l'utilisation afin d'éviter le reflux d'air extérieur dû à des chutes de pression soudaines ; fermer la vanne rapidement après utilisation pour empêcher les impuretés de pénétrer.

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