DE3213660C2 - Prüfkopf für ein transportables Spektrometer - Google Patents

Abstract

Die spektralanalytische Bestimmung des C-Gehaltes mittels der C-1931.02-Linie von Werkstücken aus Eisen- bzw. Stahllegierungen mit Spektrometern, die einen auf das Werkstück aufsetzbaren Prüfkopf aufweisen, erfolgt derart, daß aus dem Strahlengang der auf das Gitter abzubildenden Entladung der dem Werkstück oberflächennahe Bereich der Entladung ausgeblendet wird, wodurch im Gitterspektrum die beiden störenden Linien des Eisens, die Fe-1931.4- und die Fe-1930.8-Linie nicht auftreten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfkopf für ein transportables Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Prüfköpfe für transportable Spektrometer dieser Art sind bereits bekannt (DE-OS 30 29 038). Das Schutzgas strömt derart in der Kammer und aus der seitlichen öffnung, daß der Funken bzw. Lichtbogen stabil ist und daß der Strahlengang zum Lichtleiter frei von störender Luft ist.

Mit diesen Prüfköpfen sollte weiterhin die Schnellbestimmung des Kohlenstoffgehaltes erfolgen. Hierzu sollten die Kohlenstoff-Linien unterhalb von 250 nm herangezogen werden.

Es zeigte sich, daß bei Erzeugung des Lichtbogens bzw. Funkens in der Schutzgasatmosphäre, für die insbesondere Argon zum Einsatz kommt auch kurzwellige Strahlung zum Aufnahmekopf gelangen kann.

Es treten jedoch folgende Probleme auf:

Während die Bestimmung des Kohlenstoffanteils von Eisen bzw. von Stahllegierungen mit den ortsfesten Geräten ohne weiteres möglich ist, zeigte es sich jedoch, daß bei den transportablen Geräten ein lange Zeit nicht deutbarer Effekt auftrat: Zusätzlich zu der bei den ortsfesten Geräten auftretenden C 1931.02-Linie des Kohlenstoffs treten noch zwei weitere Linien auf, die sich teilweise mit der Linie des Kohlenstoffs überlagern, so daß eine Auswertung der Kohlenstofflinie nicht mehr möglich ist Es handelt sich um die Fe 1931.4- und Fe 1930.8-Linie des Eisens. Gravierend war vor allem, daß die Intensität dieser Linien beim gleichen Werkstück nicht konstant ist so daß die üblichen elektronischen Mittel versagen. Dieser Effekt konnte lange nicht gedeutet werden.

Es ist weiterhin bekannt (DE-AS 11 13 318), den Kohlenstoffgehalt mittels der C-HI-2296-Linie zu bestimmen, indem der Elektrodenabstand unter etwa 2 mm, und zwar hinreichend genau auf '/ioo bis auf V₂oo eingehalten wird. Es handelt sich hierbei um die Kohlenstoff-Bestimmung mittels eines Quantometers, d. h. eines ortsfesten Laborgerätes, jedoch nicht mit einem transportablen Gerät.

I is ist weiterhin bekannt (FR-PS 24 06 192), zur spekliiilanalylischen Untersuchung von Metallen die Spektren von Ionen anzuregen, wobei zu diesem Zwecke der Einsatz von zwei Elektroden vorgesehen ist Ob und inwieweit eine Kohlenstoff-Bestimmung möglich ist ist nicht angegeben.

Es ist auch bekannt (DE-AS IC 66 039) auf eine Entnähme von Proben von vornherein zu verzichten und statt dessen in einem Schmelzofen zwischen auf Schmelze und einer Elektrode ein Funkenspektrum zu erzeugen, das anschließend in an sich bekannter Weise analysiert wird.

Es ist weiterhin bekannt (»Colloquium Spectroscopicum Internationale VI« (Amsterdam, 1956) Pergamon Press Ltd, London, Seiten 306—309), die Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes in einer Wasser-Schutzgas-Atmosphäre vorzunehmen, wobei Änderungen der Intents sitäten der Kohlenstoff- und Eisenlinien in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffs eintreten.

Langwierige Untersuchungen führten die Erfinder zu der Erkenntnis, daß die störenden Eisenlinien nur in unmittelbarer Nähe der Abfunkfläche des Werkstücks auftreten. Ausgehend von dieser Erkenntnis, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Prüfkopf für transportable Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs so auszubilden, daß die Kohlen- Stoffbestimmung anhand der C 1931.02-Linie des Koh lenstoffs erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst Erfindungsgemäß wird zur spektralanalytischen Be- Stimmung des Kohlenstoff-Gehaltes mittels der Linie C 1931.02 aus dem Strahlengang der abzubildenden Entladung ein Bereich der Entladung an der Oberfläche der zu untersuchenden Materialprobe derart ausgeblendet daß im Gitterspektrum die beiden störenden Linien des Eisens entfallen. Es handelt sich hierbei um die Fe 1931.4- und Fe 1930.8-Linien des Eisens. Erfindungswesentlich ist, daß nicht nur das Gitter die Materialoberfläche im Bereich der Entladung nicht »sieht«, sondern daß dieser Abschnitt der Entladung nicht abgebil-

detwird.

Prinzipiell kann die Bestimmung in der Weise ausgeführt werden, daß die Abbildung der Entladung durch einen Strahlengang parallel und in einem vorgegebenen Abstand zur Oberfläche des zu prüfenden Werkstücks erfolgt Es stellte sich hierbei heraus, daß ein Abstand von etwa 1 mm genügt. Es wird deshalb im Strahlengang eine Blende angeordnet so daß gewissermaßen in ihrem Schatten dieser oberflächennahe Bereich der Entladung liegt.

so Der erfindungsgemäß als Platte ausgebildete Abstandshalter kommt an der Oberfläche der Materialprobe zur Anlage und weist eine Bohrung für die Entladung zwischen der Gegenelektrode und dem zu untersuchenden Werkstück auf, wobei die Platte eine parallel zur Materialprobe im Abstand verlaufende, in die Bohrung mündende Ausnehmung hat und in der Ausnehmung der Lichtleiter eingesetzt ist. Die verbliebene Dicke der Platte fungiert als Blende, wodurch der oberflächennahe Bereich der Entladung ausgeblendet wird.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Gitterspektrum (Ausschnitt) mit der Kohlenstofflinie und den beiden Spektrallinien des Eisens, wie es bei den derzeit bekannten Spektrometern mit

b5 einem aufsetzbaren Prüfkopf gemessen wird,

F i g. 2 ein Gitterspektruni entsprechend der Darstellung in Fig. 1, und zwar mit dem beschriebenen Prüfkopf,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel des Prüfkopfes.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die 1931.02-Spektrallinie des Kohlenstoffs von den beiden Spektrallinien des Eisens teilweise überlagert ist

Fig.2 zeigt das Spektrum mit dem beschriebenen Prüfkopf.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispael des Prüfkopfs im Längsschnitt und in schematischer Darstellung. Mit 2 ist das Gehäuse des Prüfkopfs bezeichnet, das auf der zum Werkstück zeigenden Seite eine Platte 4 mit einer Bohrung 5 aufweist, oberhalb deren in an sich bekannter Weise eine Gegenelektrode 6 in einem Isolierkörper 7 angeordnet ist Die Platte 4 weist eine in vorgegebenem Abstand zur Materiak>berfläche und parallel zu ihr verlaufende, nach Art einer Nut ausgebildete Ausnehmung 8 auf, die in die Bohrung mündet In diese Ausnehmung 8 ist ein Lichtleiter 9 eingesetzt, der in an sich bekannter Weise zu dem nicht dargestellten, das Gitter aufweisenden Spektrometerteil führt Das Gehäuse weist einen Einlaßstutzen i 1 für Argon auf. Zwischen dem zu untersuchenden Werkstück und der Gegenelektrode wird in an sich bekannter Weise eine unipolare Entladung ausgelöst Die Blende 10 blendet von der Entladung den Bereich in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks aus. Die emittierte restliche Strahlung gelangt auf den Lichtleiter 9, wobei durch die gewählte Geometrie der Bereich der Entladung ausgeblendet ist, der die angeregten Eisenatome enthält

Durch diese Maßnahmen ist in überraschender Weise einem langjährigen Nachteil abgeholfen, der bislang den Einsatz von transportablen Spektrometern ausschloß, falls gleichzeitig die Kohlenstoffbestimmung erfolgen sollte, da hierfür stets eine Materialprobe abgetrennt und mit einem stationären Spektrometer untersucht werden mußte.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Prüfkopf für ein transportables Spektrometer, mit einem einen Hohlraum zur Aufnahme einer Elektrode aufweisenden und zum Lichtaustritt mit einer seitlichen öffnung versehenen Abstandshalter, mit einem Lichtleiter zur Übertragung des in der Funkenstrecke zwischen der Elektrode und einem zu prüfenden Werkstuck entstehenden Lichtes in das Spektrometer und mit einer Leitung für die Zufuhr eines Schutzgases in den Abstandshalter, dadurch gekennzeichnet, daß dei Abstandshalter als Platte (4) ausgebildet ist, die Platte eine parallele zur Materialprobe verlaufende Ausnehmung (8) hat, die eine Blende und den Lichtleiter (9) aufweist, wobei die Blende derart angeordnet ist, daß Licht aus der unmittelbaren Nähe der Oberfläche des zu prüfenden Werkstücks vom Lichtleitereintritt aus nicht sichtbar ist