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1、儀表儀器 INSTRUMENT,目錄 1、定義 2、發(fā)展和趨勢 3、分類 4、通用分析儀器,儀器儀表是用以檢出、測量、觀察、計算各種物理量、物質成分、物性參數(shù)等的器具或設備。 廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能。,1 儀表儀器的定義,儀器儀表能改善、擴展或補充人的官能。,儀器儀表發(fā)展已有悠久的歷史。 據(jù)韓非子有度記載，中國在戰(zhàn)國時期已有了利用天然磁鐵制成的指南儀器，稱為司南。,古代的儀器在很長的歷史時期中多屬用以定向、計時或供度量衡用的簡單儀器。,2 發(fā)展和趨勢,1718世紀，歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力的原理制成簡單的檢流計
2、； 利用光學透鏡制成的望遠鏡，奠定了電學和光學儀器的基礎。,2 發(fā)展和趨勢,19世紀到20世紀，工業(yè)革命和現(xiàn)代化大規(guī)模生產促進了新學科和新技術的發(fā)展，后來又出現(xiàn)了電子計算機和空間技術等，儀器儀表因而也得到迅速的發(fā)展。 現(xiàn)代儀器儀表已成為測量、控制和實現(xiàn)自動化必不可少的技術工具。,2 發(fā)展和趨勢,發(fā)展趨勢： 1、新工作原理、新材料、新元器件； 2、小型化，減輕重量、降低生產成本和更便于使用與維修； 3、提高自動化、智能化程度和數(shù)據(jù)處理能力。,2 發(fā)展和趨勢,如何區(qū)分儀器和儀表？ 儀器一種組合意義上的機器，里面一般會至少含有幾種儀表。 儀表一般只是用來指示數(shù)據(jù)用。,3 分類,儀表儀器的分類：,通用
3、分析儀器 在線檢測儀器 環(huán)境檢測儀器 實驗室設備 物性測試儀器,3 分類,包含： 色譜儀 質譜儀 光譜儀 元素分析儀 顯微鏡 熱分析儀,4 通用分析儀器,4.1 色譜儀,色譜法： 又稱色譜分析、色譜分析法、層析法，是一種分離和分析方法，色譜法利用不同物質在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動相對固定相中的混合物進行洗脫，混合物中不同的物質會以不同的速度沿固定相移動，最終達到分離的效果。,氣相色譜（IC）： 氣-固分離，流動相為載氣 液相色譜（HPLC）： 液-固分離，流動相為液體 毛細管電泳 薄層分離,4.1.1 氣相色譜儀,工作過程：,構成： 1. 載氣系統(tǒng) 2. 進樣系統(tǒng) 3. 色譜柱 4. 檢測
4、器 5. 記錄系統(tǒng) 6. 溫度控制系統(tǒng),4.1.1 氣相色譜儀,特點： 高靈敏度。 高選擇性。 高效能。 速度快。 應用范圍廣。 所需試樣量少。 設備和操作比較簡單。,局限性： 僅適用于分析蒸氣壓低、沸點低的樣品，而不能分析熱穩(wěn)定性差的化合物以及生物活性物質。,4.1.1 氣相色譜儀,應用舉例： 冶金行業(yè)中的煉鐵過程中，高爐爐頂煤氣中 含量,4.1.1 氣相色譜儀,GC推薦品牌： 安捷倫（Aglient）， Waters，島津（Shimadzu)，瓦里安（Varian ），資生堂(Shiseido）。 國產品牌：上海天美，大連依立特 ，北京東西電子,4.1.2 液相色譜儀,LC
5、推薦品牌： 安捷倫（Aglient）， Waters，島津（Shimadzu)，瓦里安（Varian ），資生堂(Shiseido），戴安DIONEX 。 國產品牌：上海天美，北分，上分,上?？苿?chuàng),4.1.2 液相色譜儀,4 離子色譜儀,離子態(tài)物質：在水溶液中電離，具有+或-電荷的元素。,離子色譜儀（IC）： 利用色譜技術測定離子型物質的方法叫做離子色譜法，所采用的儀器叫做離子色譜儀。,例如： 陰離子： 陽離子：,4.1.3 離子色譜儀,4.1.3 離子色譜儀,質譜儀： 利用電磁力將被電離的混合物試樣按質荷比分離進行定性和定量分析的儀器。 離子的質量與電荷之比稱為質荷比。,質譜儀 Mass S
6、pectrometer,4.2 質譜儀,,樣品,,,,,,離子束,偏轉不同,聚焦位置不同,質量譜,加速聚焦,,,,,,氣化電離,電壓,磁場,真空,,質量譜,,輸出,質譜儀 Mass Spectrometer,4.2 質譜儀,組成： 進樣系統(tǒng) 離子源 質量分析器 檢測器 質譜儀廣泛應用于物質成分分析，同位素分離和測量，原子量和分子量測量。,質譜儀 Mass Spectrometer,4.2 質譜儀,無機質譜分析： 主要用于冶金工業(yè)、半導體和原子能工業(yè)中高純物質中的雜質分析，在生物、環(huán)保和池質領域中的固體、粉末、液體和超純氣體如氫、氬和氦中的痕量雜質測定等方面，無機質譜都發(fā)揮了重要作用，該方法鑒定
7、金屬中的雜質多達70余種，可作半定量分析。,4.2 質譜儀,分類（按應用范圍）： 同位素質譜儀 無機質譜儀 有機質譜儀,4.2 質譜儀,色譜和質譜的區(qū)別： 色譜:分離混合物，分析能力弱； 質譜：分析能力強。,MS品牌推薦： 安捷倫，伯金埃爾默PE，熱電，耶拿，瓦里安,4.3 光譜儀,光譜儀： 通過區(qū)分不同物質的光譜特征和強弱來定性定量分析以及結構分析的儀器。,將被分析的樣品，置于電弧、火花或其他光源中間，由光源對它進行激發(fā)使之發(fā)光，然后使該光分光色散成光譜，最后用光敏元件檢測以得出被測樣品的成分。,,樣品,,,,,發(fā)光,樣品成分,輸出,,,,,光源（電弧、 火花、ICP等）,光敏元件,光譜,光
8、譜儀 Spectrometer,4.3 光譜儀,4.3.1 X射線熒光光譜儀,X熒光射線光譜儀： 一種射線式分析儀器，是X射線分析儀器的一種常用形式。X射線熒光光譜儀能分析原子序數(shù) 1292的所有元素，選擇性高，分析微量組分時受基體的影響小，在地質、采礦和冶金等部門應用很廣。,光譜儀 Spectrometer,工作原理：,X射線熒光光譜儀的主要組成部分是一次X射線源(X光管)和樣品室、分光晶體和平行光管、檢測器和記錄顯示儀器(見圖)。,光譜儀 Spectrometer,4.3.1 X射線熒光光譜儀,應用： X射線熒光分析儀一般用來分析精礦粉、石灰、青石、白云石、爐渣、熔劑等不導電的試樣，但也可
9、進行金屬材料等導電試樣的分析。 還可用于測定涂層和金屬薄膜的厚度和組成以及動態(tài)分析等。,4.3.1 X射線熒光光譜儀,XRF品牌推薦： 日本理學，荷蘭帕納柯，美國熱電，英國牛津， 德國布魯克BRUKE,,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,ICP發(fā)射光譜儀（ICP-AES）： 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，采用ICP（電感耦合等離子體）做為光源的光譜儀。,等離子體炬管,ICP： 由高頻發(fā)生器和等離子體炬管組成。 高頻發(fā)生器： 通過工作線圈給等離子體輸送能量，維持ICP光源穩(wěn)定放電。 自激式高頻發(fā)生器，用于中、低檔儀器；晶體控制高頻發(fā)生器，輸出功率和頻率穩(wěn)定性高，可利用同軸電纜遠距離傳送。,二、結構 主
10、要部分有：高頻發(fā)生器、等離子體炬管、試樣霧化器、光譜系統(tǒng)等,光譜儀 Spectrometer,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,炬管與霧化器： 三層同心石英玻璃炬管置于高頻感應線圈中，等離子體工作氣體從管內通過，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進入火焰； 外層Ar(惰性氣體氬氣)從切線方向進入，保護石英管不被燒熔，中層Ar用來點燃等離子體；,光譜儀 Spectrometer,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,三、主要特點 高效穩(wěn)定 可以連續(xù)快速多元素測定 精確度高。 中心氣化溫度高達10000K可以使樣品充分氣化 有很高的準確度。 工作曲線具有很好的線性關系 并且線性范圍廣。 與計算機軟件結合全
11、譜直讀結果，方便快捷。,光譜儀 Spectrometer,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,ICP品牌推薦： 伯金埃爾默PE，熱電，瓦里安,島津,4.3.2 ICP發(fā)射光譜儀,四、應用 高純物質中的雜質分析、稀土產品的雜質分析、合金純度中的雜質分析等； 水中的微量元素的分析測試。如自來水、礦泉水、純凈水、水污染程度等； 食品及頭發(fā)分析,ICP ：Inductive Coupled Plasma Emission Spectrometer 電感偶合等離子體發(fā)射光譜儀 ICP ：Inductively Coupled Plasma 感應耦合等離子體 GCMS ：Gas Chromatography a
12、nd Mass Spectrometry 氣相色譜質譜聯(lián)用儀 AAS ：atomic absorption spectroscopy 原子吸收光譜 HPLC ：High-Performance Liquid Chromatography 高效液相色譜 HPCE（High Performance Capillary Electrophor_esis) 高效毛細管電泳,4.4 常用術語,主要用途： 適用于鋼鐵、有色金屬、水泥、礦石、玻璃、陶瓷及其它 金屬、非金屬材料中碳硫兩元素質量分數(shù)的測定。本儀器 采用高頻感應加熱爐燃燒樣品，紅外線吸收法測試樣品中 碳硫兩元素質量分數(shù)。,5.1 碳硫分析儀,,樣
13、品,,,,,,,(C,S),硫檢測池,CO2,SO3,碳檢測池,CO2 CO SO2,,,,,,,室外,燃燒爐,高溫O2,除塵除水,氧化,催化劑爐,分析器,除硫試劑管,5.1 碳硫分析儀,分析儀主機,電子天平,計算機,5.1 碳硫分析儀,5.1 碳硫分析儀,5.1 碳硫分析儀,5.1 碳硫分析儀,品牌推薦： 美國力可，德國耶拿（美）,(日）崛場HORIBA,金相顯微鏡：是專門用于觀察金屬和礦物等不透明物體金相組織的顯微鏡。 金相顯微分析：利用金相顯微鏡觀察金屬材料的組織和缺陷的方法。它可以觀察研究金屬材料的組織形貌、晶粒大小、非金屬夾雜物等問題。 用途： 可廣泛地應用在工廠或實驗室進行鑄件質量
14、的鑒定，原材料的檢驗或對材料處理后金相組織的研究分析等工作,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,帶有裂紋的黃銅試樣 硫化礦石,6.1 金相顯微鏡,,,物鏡,物鏡,載物臺,載物臺,正置式 （或直立式）,倒置式,分類（按光路形式分）：,,,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,圖象信號輸出,光源（照亮視場）,人眼觀察區(qū),金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,調焦機構,載物臺,計算機系統(tǒng),目鏡機構,
15、物鏡機構,光源,照相系統(tǒng)（或攝象系統(tǒng)）,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,（2）電腦型：1、顯微鏡 2、適配鏡 3、攝像頭(CCD) 4、圖像采集卡 5、計算機,（1）電視型：1、顯微鏡 2、適配鏡 3、攝像頭(CCD) 4、普通電視機（或監(jiān)視器）,（3）數(shù)碼相機型： 1、顯微鏡 2、數(shù)碼適配鏡 3、數(shù)碼相機,類型配置：,各部件功能介紹： 適配鏡： 連接顯微鏡和攝像頭的連接鏡頭。 攝像頭： 將光學圖象轉換為電子圖象導入監(jiān)視器等圖象顯示設備。 圖象采集卡： 圖象信號A/D轉換，使之與計算機相連進行數(shù)據(jù)通訊。
16、視頻盒： 無須通過圖象卡或計算機直接與顯示器連接。,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,1、顯微鏡的放大倍數(shù),顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡單獨放大倍數(shù)的乘積。 物鏡和目鏡的放大倍數(shù)刻在嵌圈上，例如：10X、20X、45X分別表示放大10倍、20倍、45倍。,2、顯微鏡的鑒別率,顯微鏡能清晰地分辨試樣上兩點間最小距離d的能力，d值越小，鑒別率越高。,當光波波長一定時，可改變物鏡數(shù)值孔徑調節(jié)顯微鏡的鑒別率,3、物鏡的數(shù)值孔徑,數(shù)值孔徑表示物鏡的集光能力 物鏡上都刻有A值，如0.25，0.65等。,金相顯微鏡 Metallurgical Microsc
17、opy,6.1 金相顯微鏡,明場,暗場,DIC,不同顯微方法下的效果圖：,偏振光,熒光,6.1 金相顯微鏡,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,TCP/IP網(wǎng)絡連接： 設備有以太網(wǎng)接口，具備連接Internet或其他網(wǎng)絡的能力。這就意味著外部工作站可首次對于本地顯微鏡進行遠程操控，工作范圍擴大了。預計將來還可以通過此接口進行顯微鏡的實時更新以及遠程服務。,金相顯微鏡 Metallurgical Microscopy,6.1 金相顯微鏡,功能：圖像法粒度分布測試以及顆粒型貌分析等多功能顆 粒分析； 應用：冶金行業(yè),圖象分析儀 Image Analyzer,6.2 圖象分析儀,圖象分析儀 Image Analyzer,6.2 圖象分析儀,圖象分析儀 Image Analyzer,具有圖像獲取、存儲與顯示、圖像增強、圖像分割及 形態(tài)學處理、幾何參數(shù)測量、圖像劃痕處理、標注、拼 接、照片打印、報告設計等功能； 靈活的圖象獲取，安全可靠的數(shù)據(jù)管理； 多種多樣的圖象處理方式； 參數(shù)測量及分析； 清晰漂亮的電子照片輸出； 分析報告任意設定格式。,6.2 圖象分析儀,Thanks for enjoy it！,
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