[发明专利]具有散热器的直接分析取样器

说明书

本发明涉及一种用于熔融金属的样品室组件，其包括盖板和壳体。壳体的第一面具有与形成在壳体的浸渍端处的第一开口直接流动连通的凹部。盖板和壳体沿第一平面被组装在一起以形成包括凹部的样品腔。固化的金属样品的分析表面位于第一平面中。样品腔和第一开口沿共同的纵向轴线对齐。第一开口与第一平面间隔开。固化的金属样品和壳体材料的热扩散率的比率在0.1与0.5之间。壳体不可与固化的金属样品分离。壳体的一部分直接邻近固化的金属样品并且位于第一平面中。

技术领域

本发明涉及一种熔融金属——尤其是熔钢或熔铁——的小体积、小质量的固化样品，其可在光发射光谱仪上直接进行分析。本发明还涉及用于提取熔融样品的熔融金属浸入式取样装置的物理布置结构，所述熔融样品能够快速冷却，以生产能在不进行表面处理的情况下立即在光发射光谱仪上进行分析的无裂纹金属试样。本发明还涉及一种小体积、小质量的金属样品，其通过分析过程自身冷却，由此引起分析结果的更高精度。

背景技术

在金属处于其熔融状态的处理期间，有必要在工艺的各个阶段获得熔融金属的典型样品，例如，用于该金属样品的化学成分或冶金结构的分析或评估。本领域中已知不同用于在制造和进一步的处理期间分析熔融金属的方法。

过去，通常使用电弧火花-光发射光谱(“OES”)设备来确定固化的金属样品的成分。由于它们的快速分析时间和内在精度，OES系统是最有效的用于确定金属样品的化学成分以及用于控制熔融金属处理的系统。因此，OES分析通常在熔融金属处理期间用于控制熔融金属生产的进度。

OES包括激发希望了解其成分的目标样品的原子，以及检查在从激发状态过渡到低能量状态期间由原子发射的光子的波长。元素周期表中的每个元素在其原子从激发状态回到低能量状态时发射特性集合的离散波长。通过检测和分析这些波长，可按照校准曲线来确定样品的元素成分，由此显示标准样品中的光谱强度比(即，元素的绝对辐射功率/基底金属的绝对辐射功率)与元素的浓度之间的关系。

光谱光可通过使用诸如通过激光或X射线进行的电磁辐射的照射产生，但是对于OES而言通常通过入射在希望了解其元素成分的目标上的由火花发生器产生的短火花产生。在此情况下，所述目标为金属样品。火花发生器、它们的强度和它们的脉冲状态(regime)根据特定OES设备而变化。不论火花能量输入如何，都已知这些发射光谱仪的精度和可靠性取决于用来接收从样品发射的辐射的探测器和光学器件的精度和品质以及金属样品自身的均质性。

宽泛而言，OES分析程序从导电的金属样品以其分析表面向下的状态定位在OES仪器——也就是说光发射光谱仪——平台的预定区域上开始。更具体而言，样品固定在接近光谱仪的分析开口并且阳极几乎与样品的分析表面靠接。一旦实现样品的期望定位和阳极与分析表面的接近，阳极和与光谱仪平台电连接的导电金属样品之间就进行火花放电。在大多数情况下，该连接通过重力与小负荷相结合地完成。光发射光谱仪上的分析开口通常宽约12mm。该距离避免了阳极与仪器壳体之间的火花电弧。光学探测器接收从样品表面的被掘开材料发出的光。使用氩气或其它惰性气体对部分由阳极与金属样品之间的空间形成的火花室进行连续吹扫以便避免空气侵入——其将导致错误分析值。

为了平放在光谱仪的分析开口上，金属样品不能具有任何延伸部并且金属样品的表面必须是光滑的。样品或样品壳体不能存在将打断分析表面的平面部分。样品必须放置在光谱仪的分析开口并且具有足够的平整度以有利于惰性气体对火花室的吹扫并提供连续的朝向阳极的样品表面。

用于获得金属的典型分析的程序和处理方法在本领域中是众所周知的，如InDulski,T.R.A Manual for the Chemical Analysis of Metals,ASTM International,1996中所述。迄今为止，通常已认为金属样品和用于其分析的仪器彼此独立并且因此不会相互影响。