Konventionelle Systeme
Bei der Funkenspektrometrie besteht eine Analyse in der Regel aus mindestens zwei Messungen an verschiedenen Stellen der Oberfläche, um Inhomogenitäten, wie beispielsweise Einschlüsse und Lunker, zu erkennen und auszumitteln. Da die Probe zwischen den Messungen versetzt werden muss, setzt sich die Analysenzeit aus den eigentlichen Messzeiten sowie der Zeit für das Auflegen und Versetzen der Probe zusammen.
Über die Jahre kam und kommt, gerade von Primärerzeugern wie Gießereien und Stahlwerken, immer wieder die Forderung auf, die Analysenzeiten immer weiter zu verkürzen. Konnten wir diese zunächst gut mit höheren Vorfunkenergien und Funkenfolgefrequenzen erfüllen, sind hier inzwischen die physikalischen Grenzen erreicht. Daher hat OBLF ein gänzlich neues Verfahren eingeführt, das so verblüffend einfach wie effektiv ist.
Bei einer Messung wird die Analysenprobe auf der Öffnung des Funkenstandes platziert, der vor der Messung mit Argon gespült wird, um Luft auszutreiben. Durch das Anlegen einer Hochspannung tritt ein elektrischer Funke über zwischen der Gegenelektrode und der Probe. Dabei wird Probenmaterial abgetragen, das im Plasma atomisiert und thermisch angeregt wird. Auf der Probe verbleibt ein Brennfleck. Für die nächste Messung muss die Probe verschoben werden.
Doppelelektroden-Funkenstand
So weit, so gut. Was aber spricht eigentlich dagegen, die Funkenstandöffnung nicht kreisrund, sondern oval zu gestalten und im Funkenstand zwei statt eine Elektrode unterzubringen? Hierdurch ließen sich Messungen an zwei Stellen durchführen, ohne die Probe bewegen zu müssen. Gesagt, getan. Wir nennen den neuen Funkenstand Doppelelektroden-Funkenstand. Exemplarisch ist er in der folgenden Abbildung dargestellt:
Die Zeitersparnis beschränkt sich jedoch nicht nur auf das Versetzen der Probe, die Spülzeit findet natürlich auch nur einmal statt, da sich ja beide Elektroden im selben Funkenstand befinden. Hinzu kommt, dass dank der Einführung einer neuen, leistungsstarken Anregungseinheit mit erhöhter Anregungsfrequenz alternierend beide Brennflecke vorgefunkt werden können, ohne dass sich die Plasmen beeinflussen. Die anschließenden Belichtungszeiten (Bel.) werden einfach nacheinander durchgeführt. Die folgenden Zeitskalen verdeutlichen die Zeitersparnis durch den Vergleich eines Standard- und eines Doppelelektroden-Funkenstandes am Beispiel einer Stahlprobe:
Während eine komplette Analyse inklusive der Stickstoffbestimmung mit einem Standard-Funkenstand 40 Sekunden in Anspruch nimmt, dauert sie bei Verwendung eines Doppelelektroden-Funkenstandes gerade einmal 23 Sekunden. Beide Messungen erscheinen auf dem Bildschirm als zwei separate Abfunkungen, die automatisch gemittelt werden, wenn sie innerhalb der üblichen Toleranzen liegen. Das heißt: Einmal Start drücken, 23 s warten, Analyse beendet. So einfach ist das! Erhältlich ist der Doppelelektroden-Funkenstand für die Spektrometer vom Typ QSG 750-II, QSN 750-II und GS 1000-II.
ULB
Ein besonderes Bonbon hat sich OBLF bei Geräten vom Typ QSG 750-II in Kombination mit einem Doppelektroden-Funkenstand überlegt: Hier werden zusätzlich zur Vorfunkzeit auch die Belichtungszeiten alternierend durchgeführt. Da alle Einzelfunkenintensitäten gemessen werden, kann das Messwerterfassungssystem die abwechselnd gemessenen Intensitäten den richtigen Elektroden zuordnen. Wir verwenden also die Funkpause an Elektrode 1, um einen Funken an Elektrode 2 zu erzeugen. Dieses Ausnutzen der Pausenzeiten gibt dem Verfahren seinen Namen: ULB = Use of Light Breaks, exemplarisch aufgeführt in der folgenden Abbildung:
Die Gesamtanalysenzeit lässt sich somit weiter verkürzen auf unter 20 s.
Inzwischen konnte das Verfahren erfolgreich in Gießereien der Eisen- und Aluminiumindustrie sowie in Stahlwerken eingesetzt werden.
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