應用高頻紅外碳硫分析儀測定地質樣品中碳、硫成分
技術應用
作者：曾憲躍
摘要：文章從高頻紅外碳硫分析儀的基本原理及其性能特點分析入手，並在此基礎上通過實驗的方法，應用高頻紅外碳硫分析儀對地質樣品中碳、硫成分進行測定。結果表明，應用該方法能夠快速、準確地測定出地質樣品中的碳和硫。
關鍵詞：高頻紅外；碳硫分析儀；碳；硫；地質樣品
中圖分類號：P575 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0055-02
1 高頻紅外碳硫分析儀的基本原理和特點
所謂的高頻紅外碳硫分析儀實質上就是高頻感應燃燒爐與紅外碳硫分析儀組合而成的一種測試分析儀器，它可以準確、快速地測定出地質樣品當中的碳和硫兩類元素的質量分數。該分析儀是集光、機、電、計算機、分析技術於一身的高新技術產品，是目前多個行業測定碳和硫元素最為理想的分析儀器。
1.1 儀器的基本工作原理
在特定的條件下，很多物質對紅外線都能夠產生出選擇性吸收，二氧化碳和二氧化硫便是其中之一。相關試驗結果顯示，二氧化碳的最大吸收位於4.26μm，二氧化硫的最大吸收位於7.40μm，這與紅外區非常接近。二氧化碳與二氧化硫對紅外線的吸收遵從朗伯比爾定律，即：
在上式當中：
T——透射比
I——透射光強度
IO——入射光強度
K——吸收係數
C——二氧化碳和二氧化硫的濃度
L——氣體光徑長度。
由上述關係式可知，當IO與L為定值時，其吸光度與二氧化碳和二氧化硫的濃度有關，可以用簡單的函數關係來表示。按照朗伯比爾定律的基本原理，研發出了測定二氧化碳和二氧化硫的紅外檢測儀器。該儀器屬於一個非常精密的氣體分析裝置，它主要是由以下幾個部分組成：光源、切光器、氣體進出口、二氧化碳和二氧化硫濾光片；檢測器、計算機、二氧化碳和二氧化硫測量池、前置放大器等等。
1.2 高頻紅外碳硫分析儀的性能特點
該分析儀的性能特點主要體現在以下四個方麵上：其一，儀器采用的低噪聲、高穩定性和高靈敏度的紅外探測器，整機采用的是最為流行的模塊化結構設計，進一步提高了儀器的可靠性。同時，電子天平能夠實現自動聯機，有效提高了檢測分析速度；其二，全中文操作界麵，使操作過程更加方便，簡單易學，容易掌握；其三，軟件功能齊全、強大，能夠提供文件幫助、係統監測、數據統計、通道選擇、結果校正、斷點修正等多項功能。整個分析過程中的各項數據以及碳、硫釋放曲線全部都能動態顯示，這使得檢測更加直觀、具體；其四，高頻電路設計非常合理，高頻爐的功率可以調節，能夠滿足不同材質樣品分析的要求。並且爐頭配有自動清掃裝置，有效減少了粉塵對檢測分析結果的影響。正因為該儀器具有的這些功能和特點，使得檢測分析過程中不但速度較快，而且測定結果也比較準確。
2 應用高頻紅外碳硫分析儀測定地質樣品中碳、硫成分
2.1 實驗部分
儀器、試劑與樣品。（1）儀器。本次實驗選用HCS-KRA型號的高頻紅外碳硫分析儀；陶瓷坩堝在1200℃的高溫條件下灼燒2小時，待其冷卻之後放入幹燥器中備用。（2）助熔劑。本次實驗選用的主要試劑為鎢粒、錫粒和純鐵屑。（3）地質樣品。本次實驗中使用的主要地質樣品如下：水係沉積物、岩石和土壤樣品。為了避免樣品中水分對測定結果準確性的影響，將所有樣品分別置於烘烤箱中，以105℃的高度烘烤1.5小時，待冷卻之後再置於幹燥器中備用。
實驗方法。整個實驗過程中完全按照該儀器使用說明書中給出的操作規程進行操作。標樣與待測樣品的稱量均使用外界天平以手動的方式輸入重量，同時選用碳和硫通道（2，6道）燃燒時間確定為30～35s。