直讀光譜儀測試低氮合金配件【氟化鎂透鏡】

來源：津鈉儀器（上海）有限公司 2025年07月30日 07:51

氟化鎂透鏡簡介

在使用直讀光譜儀分析低氮合金樣品時，由于N元素含量較低，而譜線都分布在紫外區(qū)且強(qiáng)度都很低，所以使用普通透鏡難以得到足夠的信號強(qiáng)度，需要更換為氟化鎂透鏡進(jìn)行測定。

圖1：展示了GNR S1/S3使用的MgF2透鏡和普通透鏡。透鏡在外觀上沒有區(qū)別，僅在鏡架部分透光圓孔直徑不一樣。左側(cè)孔徑較大者是MgF2透鏡，大孔徑可以大幅提升總的的透光量，提升總體入射光強(qiáng)度。

氟化鎂晶體有良好的偏振作用，特別適合用于紫外光譜分析。通俗地解釋，特殊處理的氟化鎂透鏡可以將其他元素在紫外區(qū)的強(qiáng)度通過偏振的方式大大降低，而對N元素譜線的強(qiáng)度影響較小。相當(dāng)于變相的增加了N元素的譜線強(qiáng)度。
而這種特殊處理技術(shù)，需要光學(xué)相關(guān)的專業(yè)人員進(jìn)行充分的理論加實踐測試。例如，中科院長春光機(jī)所的劉穎博士研究過Al+MgF2鍍膜的不同厚度和不同入射角度對于174.2nm處的消光比影響，如下圖2來自劉博士研究成果。

圖2：不同入射角度在不同厚度MgF2鍍膜處的消光比變化

而要精密地控制MgF2鍍膜整個過程的實現(xiàn)，則需要真空鍍膜行業(yè)的技術(shù)人員日積月累的經(jīng)驗加成。如下圖3，簡單展示了真空鍍膜機(jī)的基本原理。

圖3：真空鍍膜設(shè)備示意圖

由于需要使用到高能離子束，整個系統(tǒng)需要在真空中進(jìn)行。蒸發(fā)加熱溫度和離子束強(qiáng)度一起決定了真空蒸鍍的質(zhì)量和進(jìn)度。生產(chǎn)過程摘錄如下：在超聲波清洗儀中放入鍍膜用基片，以水或無水乙醇進(jìn)行超聲波清洗，至少清洗5min，然后流水沖洗基片，再放入沸水中，取出后迅速吹干備用。取四片基片均勻分布在真空鍍膜機(jī)基片的托盤上。稱取約30.0g試樣，置于坩堝(蒸發(fā)舟)中，按照真空鍍膜機(jī)的操作說明依次進(jìn)行抽真空、預(yù)熔、蒸鍍的操作。預(yù)熔時應(yīng)緩慢升溫加熱，預(yù)熔時間不少于2min，試樣應(yīng)預(yù)熔充分，避免真空度變化過大和物料噴濺。蒸鍍時蒸發(fā)距離不小于60cm，蒸發(fā)速率控制在0.2nm/s~0.3nm/s。蒸鍍完畢取出基片，在暗場中用聚光燈檢查薄膜表面有無亮點，并于50倍光學(xué)顯微鏡下觀測確定其是否為MgF2崩點，以排除灰塵干擾。

氟化鎂透鏡實際效果展示

如下圖4，是使用GNR S3測試同一塊含N合金鋼（N含量0.0087%）的軟件譜圖，可以看到N#1745的譜線強(qiáng)度有明顯提升。

圖4：MgF2透鏡使用前后對比圖

外觀平平無奇的MgF2透鏡，可以幫助冶金行業(yè)用戶進(jìn)行低N含量的控制，有效地提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。

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