ИСТИНА

Для эффективного контроля качества при производстве сталей и изделий из неё необходимо экспрессное определение многих элементов в широком диапазоне концентраций, желательно с возможностью проведения анализа дистанционно. Этим требованиям удовлетворяет метод лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (ЛИЭС), который бурно развивается в последние два десятилетия и уже находит применение в промышленности для решения таких задач, как контроль качества сырья, готовой продукции и анализ отходов. Метрологические характеристики ЛИЭС при анализе сталей постепенно приближаются к характеристикам искрового и дугового эмиссионного анализа, что в сочетании с другими преимуществами позволит использовать метод при контроле состава сталей. Настоящая работа посвящена качественному (идентификация спектральных линий) и количественному анализу сталей методом ЛИЭС. Для данной цели было разработано специальное программное обеспечение (ПО) в среде LabVIEW для детектора спектров лазерной плазмы – стробируемой электронно-оптической цифровой камеры “Наногейт-2В” (пр-во ООО НПП "Наноскан", Россия) с использованием библиотек драйвера производителя устройства. Дополнительно разработано ПО для предварительной обработки спектральной информации, включающее коррекцию спектральной чувствительности системы, вычет базовой линии, удаление выбросов и др. функции. В работе продемонстрирован новый подход к автоматической идентификации атомных и ионных линий элементов в спектрах лазерной плазмы на основании корреляции экспериментальных спектров с модельными. Последние рассчитываются в предположении локального термодинамического равновесия с использованием данных из спектральной базы, объединяющей данные баз “NIST” и “Kurucz”. Помимо штарковского, допплеровского и столкновительного уширений линий в расчетах учитывалось влияние ширины щели спектрографа, а также пространственного разрешения детектора на контур спектральной линии. Заключительная часть работы демонстрирует возможности метода ЛИЭС при количественном анализе высоко- и низко- легированных сталей на разработанном программно-аппаратном комплексе: определены метрологические характеристики при определении как металлов (Ni, Cr, Mn, Al, V, Ti), так и неметаллов (Si, C), проведено сравнение многомерных градуировок с использованием регрессии на главных компонентах с одномерными градуировками с нормированием аналитического сигнала на интенсивность линии внутреннего стандарта.