[發明專利]一種超大尺寸管棒狀金屬材料全域成分分析裝置及方法

有效

• 申請號: 202011059568.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112345512B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 賈云海;袁良經;于雷;盛亮;張翹楚;劉佳;王立平
• 申請（專利權）人: 鋼研納克檢測技術股份有限公司
• 主分類號: G01N21/67
• 分類號: G01N21/67;G01N21/63
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理有限公司 11248
• 代理人: 李彬;張小娟

本發明涉及一種超大尺寸管棒狀金屬材料全域成分分析裝置及方法，依靠固定于高精密樣品水平移動平臺和旋轉臺，采用火花光譜分析技術，完成超大尺寸管棒狀金屬材料樣品水平表面的成分分析；采用激光光譜分析技術，完成樣品圓柱側表面成分的分析；二者同步開始激發，同步結束，完成第一輪次分析；如果需要沿垂直方向激發更深的高度，對已完成第一輪次的激發的水平面，沿Z軸方向進行切削，深度為上一輪分析的激光光譜分析的圓柱側表面高度，進行第二輪次分析；經過幾個輪次的切削，火花光譜分析水平表面，激光光譜分析圓柱側表面，在最短的時間內獲得超大尺寸管棒狀金屬材料全域表面成分分布結果。

技術領域

本發明屬于超大尺寸管棒狀金屬材料全域表面成分光譜分析領域，特別涉及一種超大尺寸(米級尺度)管棒狀金屬材料全域成分分析裝置及方法。

背景技術

對于小尺寸金屬材料表面成分分析，火花光譜分析技術和激光光譜分析技術已較為成熟普及。針對管棒狀金屬材料表面成分的分析，雖然個別技術已有所披露，但僅僅是針對米級大金屬材料水平面進行火花光譜成分分析或者針對厘米級樣品進行平面或非平面激光光譜成分分析，火花光譜分析技術和激光光譜分析技術應用已經十分普及。但現有技術中尚未見到兩種分析技術有機組合分析的應用。

此外，對于超大尺寸管棒狀金屬材料的整個全域表面的分析，尚未有相應的技術及方法。超大尺寸管棒狀金屬材料的全域分析難度很大，僅依靠現有的分析技術和方法，不能解決超大尺寸管棒狀金屬材料全域分析問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種超大尺寸管棒狀金屬材料全域成分分析裝置及方法，采用雙光源雙光學系統的全域掃描裝置，即采用火花光譜分析和激光光譜分析同時對待測樣品表面進行全域成分分析，通過火花光譜激發頻率自動調整、激光光譜激發頻率及旋轉角速度自動調整工作方式、面掃描的校正曲線繪制及標準化技術，實現超大尺寸管棒狀金屬材料全域成分分布分析。

本發明基本思路是利用火花光譜分析技術及高精密樣品移動平臺實現超大尺寸管棒狀金屬材料水平表面的成分分析；依靠固定于高精密樣品X、Y水平方向移動平臺之上的旋轉臺，采用激光光譜分析技術，實現垂直于大口徑管棒狀金屬材料水平表面的圓柱側表面的成分分析，同步兩者技術實現全域成分分析。根據選擇不同的方法模型，調整相關參數，如火花光源頻率，旋轉臺轉速、激光光源頻率等，保證水平表面掃描時，單位面積內單火花激發次數相同；圓柱側表面掃描時，相同單位面積激光光源激發次數相同、激發斑點相對距離相等。火花光譜分析超大尺寸管棒狀金屬材料水平表面及激光光譜分析垂直于水平表面的圓柱側表面，二者同步開始激發，同步結束分析，在最短的時間內獲得超大尺寸管棒狀金屬材料全域表面成分分布結果。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種超大尺寸管棒狀金屬材料全域成分分析裝置，包括高精密數控工作臺、加工系統4、激光光源5、CCD光學系統6、PMT光學系統10和火花光源11。

所述高精密數控工作臺包括旋轉平臺13、一個三維移動機構、一個二維移動機構和一個可上下移動的W軸9。

三維移動機構控制旋轉平臺13和加工系統4的位移，所述旋轉平臺13用于固定承載超大尺寸管棒狀金屬材料待測樣品12，待測樣品12具有圓形的水平表面和垂直于水平表面的圓柱側表面。

所述火花光源11和PMT光學系統10安裝在W軸9上，用于實現待測樣品12水平表面的成分分析。

二維移動機構控制所述激光光源5和CCD光學系統6的位移，用于實現待測樣品12的圓柱側表面的成分分析。

分析過程中，待測樣品12由旋轉平臺13帶動進行旋轉，樣品的水平表面和圓柱側表面同時進行兩類發射光譜的激發，火花光源11和激光光源5同步激發，同步結束；水平表面掃描時，單位面積內單火花激發次數相同；圓柱側表面掃描時，相同單位面積激光光源激發次數相同、激發斑點相對距離相等。