СПАС-02: история создания, производство, шаг в будущее

Модернизация устаревшего спектрометра СПАС-02 до современного спектрометра Искролайн 100

Спектрометр СПАС-02 был разработан в 2006 году. На тот момент это был второй отечественный спектрометр использующий для регистрации спектра линейные приборы с зарядовой связью (ПЗС). В англоязычной литературе такие детекторы носят название Charge-Coupled Device (CCD). Оригинальное техническое решение позволило регистрировать непрерывный спектр во всем рабочем спектральном диапазоне прибора.

Революционность новой разработки состояла в возможности регистрировать одновременно весь спектр целиком и без «мертвых» зон, что дало возможность выбирать для анализа любые аналитические линии из всего спектрального диапазона прибора. Благодаря появившейся возможности выбора, на основе метода корреляционного анализа, наилучших спектральных линий и линий сравнения появилась возможность значительно уменьшить погрешность измерений.

Кроме того, появилась возможность настройки спектрометра для анализа любых групп сплавов в одном приборе без дополнительной доработки «железа» и вытекающего из этого удорожания. Так же большим достоинством нового прибора явилась возможность последующего добавления методик анализа новых групп сплавов без физической перестройки прибора. Фактически, появилась возможность создания новых методик удаленно — пользователям лишь требовалось «прожечь» новый комплект (ГСО) и отправить полученную информацию (файлы) изготовителю. На основании этой информации аналитики создавали новые методики и отправляли их заказчику в виде специального файла.

Создав CПАС-02, мы не только дали потребителям новые возможности экспресс-анализа металлов, но и подстегнули другие отечественные компании к новым разработкам в приборостроении. Однако, в процессе эксплуатации были выявлены и недостатки модели. Среди них можно выделить следующие:

  • покадровая передача спектров от системы регистрации спектра в персональный компьютер, что влекло за собой относительно длительное время анализа и вследствие этого перегрев образца при заметном числе кадров с необходимостью введения пауз между параллельными измерениями для остывания образца,
  • низкая помехозащищенность из-за передачи информации во время искрового разряда,
  • нестабильность качества генераторов от экземпляра к экземпляру,
  • высокая требовательность искрового генератора к чистоте аргона при анализе алюминиевых сплавов с высоким содержанием кремния,
  • необходимость периодического обслуживания вспомогательного разрядника и трудный доступ к нему,
  • отсутствие возможности подключения спектрометра к локальной сети,
  • малый диапазон настроек выходных параметров генератора CRL-разряда,
  • избыточность минимальной энергии, подаваемой в разряд,
  • большие пятна обжига, вплоть до «убегания» разряда на внутреннюю поверхность столика штатива,
  • неудобство реализации некоторых функций в ПО,
  • мембранный вакуумный насос, имеющий низкий ресурс и обеспечивающий «слабый» вакуум,
  • и некоторые другие недостатки связанные уже с технологией изготовления, ремонтопригодностью, удобством сервисного обслуживания, метрологическими параметрами.

По перечисленным причинам к 2010 году стало понятно, что спектрометр СПАС-02 морально устарел и требует серьезной модернизации. Но в связи с разными взглядами на своевременность финансирования данных работ между разработчиком-производителем и эксклюзивным дистрибьютором, модернизация спектрометра именно под брендом СПАС-02 не состоялась. Разработчику было понятно, что далее тиражировать прибор без исправления недостатков крайне нежелательно, т.к. пользователю нужен спектрометр с заметно лучшими аналитическими и пользовательскими возможностями.

Опираясь на колоссальный опыт, полученный при серийном выпуске СПАС-02 и других спектрометров, было принято решение о создании новой модели настольного искрового спектрометра для анализа металлов с исправлением всех перечисленных выше недостатков, учетом нареканий и пожеланий пользователей, реализацией новых и усовершенствованных технологий сборки-настройки, а также инженерных решений. Все это дало новому прибору широкие возможности и высокое качество.

В результате к концу 2011 года прошел испытания, получил свидетельство об описании типа средства измерения (СИ), внесен государственный реестр СИ и начат серийный выпуск эмиссионного спектрометра Искролайн 100.

В новом приборе устранены все вышеперечисленные недостатки, сохранены компоненты и технические решения, не имевшие нареканий и доказавшие свою надежность. В тоже время были разработаны и/или модернизированы многие узлы и блоки, а именно:

  • Разработан новый надежный искровой генератор с широкими диапазонами регулировки параметров рабочего разряда позволяющими, например, минимизировать диаметр пятна обжига для уменьшения СКО, анализировать широкий спектр сплавов: от свинцов до жаропрочных сталей, и др.
  • Благодаря уникальному схемотехническому решению в конструкции генератора отсутствует вспомогательный разрядник, требующий регулярного обслуживания.
  • Разработана новая система регистрации (СР), обладающая значительно большей скорость и разрядностью оцифровки спектра
  • Новая СР позволяет накапливать во внутренней памяти до 500 кадров, вычислять среднее значение для каждого пикселя и передавать в управляющий ПК усредненный результат измерения
  • Существенно изменено программное обеспечение (ПО), в частности:
    • добавлен новый математический расчетный блок,
    • улучшена эргономика ПО: введены дополнительные кнопки для часто используемых функций и др.,
    • установлена операционная система Windows 7 Professional, что позволяет интегрировать спектрометр в локальные сети предприятия любой архитектуры,
    • автоматизирована система рекалибровки прибора. Достаточно всего несколько нажатий кнопок программы. Ранее эта функция выполнялась полностью вручную и занимала заметное время,
    • улучшена работа системы определения спектральных линий для автокоррекции.
    • улучшен алгоритм расчета концентраций элементов,
    • оптимизирована функция коррекции температурных дрейфов,
    • введена функция автоматического определение марки сплава (марочник),
    • введена система удаленной помощи оператору и мониторинга через Интернет.
  • Разработана новая технология установки, настройки и крепления оптических элементов на оптическом основании с точностью 2–3 микрона. Это позволяет достигнуть предельного, для данных спектральных приборов, разрешения. При этом технологические приемы гарантируют стабильность прибора в диапазоне +10...+30°C без применения активной термостабилизации.
  • Реализована блочная система построения спектрометра, что позволяет легко проводить сервисное обслуживание
  • Отработан комплекс мер по помехозащищенности. Управление электронными блоками и передача информации происходит без сбоев. Прибор прошел испытания по помехозащищенности и электромагнитной совместимости по ГОСТ Р.
  • Применен масляный форвакуумный насос с высокоэффективной ловушкой на основе активированного алюминия, что позволяет достигать вакуума внутри спектрального блока не хуже 100 мкБар. Это дает высокую чувствительность в ультрафиолетовой части спектра, что особенно важно для определения серы и фосфора в сталях.

Являясь разработчиком эмиссионных спектрометров, сохранив в своем составе специалистов разработавших и производивших спектрометр СПАС-02, компания Промоптоэлектроника готова предложить всем пользователям этих спектрометров сервисное обслуживание, ремонт и модернизацию устаревающего спектрометра до уровня современной модели — Искролайн 100.

За подробностями обращайтесь к специалистам нашей компании.

Автор:

Задайте вопрос через сайт и мы ответим вам в течении 1-2 рабочих дней. Или звоните в офис компании.

Смотрите также: