Spektralanalyse

Spektralanalyse kurz erklärt

Zuerst werden zylinderförmige Proben aus dem Werkstoff erstellt. Die Oberfläche dieser Proben wird nun sehr fein geschliffen. Das beseitigt Verunreinigungen und erhöht die Messgenauigkeit.

Anschließend wird die Analyse (optische Emissionsspektrometrie OES) durchgeführt und die chemische Zusammensetzung mit Hilfe von optischer Emission der Legierung bestimmt. Während der Prüfung wird ein sehr geringer Teil der Probenoberfläche verbrannt und dabei verdampft. Dieser Dampf enthält alle Legierungsbestandteile.

Die im Dampf gelösten Legierungsbestandteile besitzen eine spezifische Wellenlänge. Die Wellenlänge wird gemessen, ausgewertet und die Legierung bestimmt. Auch die prozentuale Zusammensetzung der Legierungsbestandteile kann gemessen werden.

Wie funktioniert eine optische Emissionsspektrometrie (OES)?

Bei der Spektralanalyse werden die charakteristischen optischen Emissionen, die Atome beim Verdampfen aussenden, gemessen.

Um das zu erreichen wird ein kleiner Teil der Probe auf mehrere Tausend Grad Celsius erhitzt, was durch eine elektrische Hochspannungsquelle im Spektrometer und einer Entladung über eine Elektrode erfolgt.

Das unterschiedliche elektrische Potenzial zwischen der Probe und der Elektrode erzeugt eine elektrische Entladung. Die Entladung erfolgt an der Probenoberfläche. Das Material an der Oberfläche wird dadurch stark erhitzt und verdampft. Die Atome im Material werden angeregt. Die Bogenentladung ähnelt einem Blitz; d. h. der Entladungsbogen wird über die Dauer der Messzeit konstant gehalten.

Das so erzeugte Licht, also die optischen Emissionslinien der Verdampfungen an der Probe, auch Plasma genannt, gelangen in das Spektrometer. Ein sogenanntes Beugungsgitter zerlegt das einfallende Licht in elementspezifische Wellenlängen und die dazugehörigen Detektoren messen die Lichtintensität für jede Wellenlänge. Die gemessene Intensität ist proportional zu der Konzentration des entsprechenden Elementes in der Probe.

Ein Computersystem liest die gemessenen Intensitäten aus und verarbeitet diese Daten mit Hilfe vordefinierter Kalibrationen, um Elementkonzentrationen auszugeben.

Anwendungsbeispiele sind: Guss- und Schmiedeteile, Aluminium- und Kupferlegierungen sowie Blech- und Stabmaterial