火花直读光谱仪是一种用于金属材料元素成分快速、精确分析的大型精密仪器，广泛应用于冶金、铸造、机械制造、航空航天、汽车、电力及质检等领域。其核心原理是利用高压电火花激发固体金属样品表面，使样品中的原子或离子被激发并发射出具有特征波长的光谱线，通过光学系统分光后，由光电倍增管或固态检测器（如CCD/CMOS）同时接收各元素的特征谱线强度，再经计算机系统转换为元素含量，实现“一次激发、多元素同步测定”。
该仪器主要由激发光源系统、光学系统（帕邢-龙格架或中阶梯光栅）、检测器、样品台、氩气保护系统及数据处理软件组成。测试时，将经过打磨处理的块状金属样品作为电极，在高纯氩气氛围下产生稳定火花放电，有效避免空气对紫外区谱线（如C、S、P、N等）的吸收，确保轻元素分析的准确性。现代火花直读光谱仪可同时测定从锂（Li）到铀（U）范围内的数十种元素，检测限可达ppm级，分析精度高、重复性好，单次测试仅需10–30秒。
火花直读光谱仪的操作步骤：
一、开机与预热
环境确认
温度：20℃-25℃，避免电子元件性能波动或冷凝水产生。
湿度：40%-60%，防止电子元件短路。
远离强电磁干扰源，确保数据准确性。
开机顺序
打开稳压器电源，确保电压稳定。
依次开启光谱仪主电源、真空泵、水泵、电子板电源、高压电源。
启动计算机，运行光谱仪控制软件，检查与主机连接状态。
预热稳定
仪器需预热30-60分钟，使内部元件达到稳定工作状态。
预热期间可检查氩气压力（≥0.5MPa）、纯度（≥99.995%）及流量（4-8L/min）。
二、样品准备
表面处理
样品表面需平整、光洁，无油污、氧化皮或裂纹。
金属样品需打磨至表面粗糙度达标（如Ra0.05μm以下），确保激发稳定性。
尺寸要求
厚度≥5mm，面积≥10mm×10mm，以稳定放置于激发位置。
清洁处理
用无水乙醇或丙酮清洗样品表面，去除杂质，自然晾干或用干净纱布擦干。
三、参数设置
选择分析程序
根据样品材质（如钢铁、铝合金）选择预设分析程序。
调整激发参数
激发能量：高熔点元素需适当提高能量。
激发时间：10-30秒，确保信号强度且避免样品过度损耗。
激发次数：3-5次，提高数据统计精度，减少偶然误差。
设置检测参数
根据待测元素特性调整波长范围等参数。
四、校准仪器
使用标准样品
选择已知元素含量的标准样品，放置于激发位置。
激发校准
按顺序激发标准样品3次，仪器自动对比测量结果与标准值，修正分析程序参数。
验证校准结果
确保校准后数据与标准值偏差在允许范围内，否则需重新校准。
五、激发测试
放置样品
将待测样品平稳放置于火花台，确保与电极接触良好，测试面垂直于电极。
关闭防护门
防止火花飞溅伤人，确保测试环境稳定。
启动激发
在软件中点击“激发”按钮，仪器通过火花放电激发样品元素，采集光谱信号。
观察激发过程
正常火花应明亮、稳定且集中在测试面；若火花微弱、闪烁或偏离，需停止激发并检查样品放置或电极状况。
六、数据处理
自动分析
仪器自动处理光谱信号，计算元素含量，生成分析报告。
数据审查
检查数据是否有异常值（明显偏离正常范围），分析原因（如样品不均匀、激发不稳定或仪器误差）。
存储与备份
将符合要求的数据存储为Excel表格或专业光谱数据文件格式，便于后续查阅。
七、关机与维护
关机顺序
关闭激发枪电源，依次关闭光谱仪主机、附属设备（如冷却系统、氩气供应系统）、计算机电源。
仪器清洁
用无水乙醇清洁激发枪电极，用软毛刷清理进样口杂物。
覆盖防尘罩
防止灰尘进入光学系统，延长仪器寿命。
定期维护
清理火花台黑色沉积物，防止电极与火花台短路。
检查电极放电间隙和真空度，确保测量精度。
每周检查油位、冷却水水位，每半年狭缝定位与扫描一次。
