氧氮氫元素分析儀的測定原理主要基于惰性氣體熔融-熱導/紅外檢測法，通過高溫加熱使樣品中的氧、氮、氫元素以特定氣體形式釋放，再利用熱導檢測器（TCD）或紅外吸收檢測器（IR）進行定量分析。以下是具體原理及流程：
一、核心原理
惰性氣體熔融：
在高純惰性氣體（如氦氣或氬氣）保護下，通過高頻感應爐（1500-3000℃）或脈沖電極爐（最高溫度可達3500℃以上）加熱樣品至熔融狀態(tài)。
樣品中的氧、氮、氫元素以氧化物（如CO、CO?）、氮氣（N?）、氫氣（H?）形式逸出。
氣體凈化與分離：
凈化處理：通過氧化銅（CuO）將CO氧化為CO?（測氧時），用鎂屑或鈦屑吸收多余氧氣，用干燥劑（如高氯酸鎂）去除水蒸氣。
分離技術：采用氣相色譜柱或化學阱分離不同氣體（如CO?、N?、H?的物理性質(zhì)差異）。
檢測與定量分析：
熱導檢測器（TCD）：基于氣體熱導率差異（如H?熱導率遠高于N?），通過電橋電路轉(zhuǎn)化為電信號，適用于N、H元素檢測。
紅外檢測器（IR）：利用CO?在4.26μm波長的紅外吸收特性（朗伯-比爾定律），定量分析氧含量。氫的檢測也可根據(jù)需求選擇紅外或熱導檢測系統(tǒng)。
二、具體測定流程
樣品熔融與氣體釋放：
樣品在氦氣保護下于石墨坩堝中高溫熔融，氧與碳反應生成CO，氮、氫以氣體形式釋放。
混合氣體經(jīng)轉(zhuǎn)化爐處理后，CO轉(zhuǎn)化為CO?，用于后續(xù)紅外檢測。
氣體檢測與定量：
氧檢測：紅外檢測器測定CO?含量，通過換算得到氧含量。
氮/氫檢測：熱導檢測器測定氮氣和氫氣含量。氫的檢測也可通過紅外法（如H?催化氧化后轉(zhuǎn)變?yōu)镠?O，再用紅外法檢測）。
三、技術優(yōu)勢
高精度與高靈敏度：
檢測范圍覆蓋ppm至百分比濃度，靈敏度可達0.01ppm。
分析精度高，如氧的精度可達0.02ppm或0.5%（相對誤差）。
寬檢測范圍與快速分析：
適用于鐵基合金、有色金屬、陶瓷、礦產(chǎn)等無機材料的元素含量檢測。
分析時間短，通常≤3分鐘。
智能化與自動化：
集成自動檢漏、實時流量報警及電磁閥狀態(tài)監(jiān)測等功能，降低設備故障率。
支持自動進樣系統(tǒng)，可處理50-100個樣品，減少人工操作誤差。
四、應用領域
金屬材料：
鋼鐵和有色金屬的生產(chǎn)過程中，分析金屬中的氣體雜質(zhì)（如氧、氮、氫），控制這些元素的含量以保證金屬的強度和韌性。
例如，在鋼鐵冶煉中，通過實時監(jiān)測和調(diào)整鋼中氧含量，可縮小氧含量波動范圍，提高鋼材的屈服強度與韌性。
陶瓷與半導體：
分析陶瓷材料中的氧、氮、氫含量，研究材料的性能和應用。
在半導體制造中，檢測硅片中的氫含量，避免氫污染影響器件性能。
化工與環(huán)境監(jiān)測：
化工產(chǎn)品的質(zhì)量控制，保證產(chǎn)品符合相關標準。
監(jiān)測大氣中氧、氮、氫的含量，幫助評估空氣質(zhì)量。
微信二維碼