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且強度都很低，所以使用普通透鏡難以得到足夠的信號強度，需要更換為氟化鎂透鏡進行測定。

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別，僅在鏡架部分透光圓孔直徑不一樣。左側孔徑較大者是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的強度通過偏振的方式大大降低，而對N元素譜線的強度影響較小。相當于變相的增加了N元素的譜線強度。
而這種特殊處理技術，需要光學相關的專業人員進行充分的理論加實踐測試。例如，中科院長春光機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，則需要真空鍍膜行業的技術人員日積月累的經驗加成。如下圖3，簡單展示了真空鍍膜機的基本原理。

圖3：真空鍍膜設備示意圖

由于需要使用到高能離子束，整個系統需要在真空中進行。蒸發加熱溫度和離子束強度一起決定了真空蒸鍍的質量和進度。生產過程摘錄如下：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基片的托盤上。稱取約30.0g試樣，置于坩堝(蒸發舟)中，按照真空鍍膜機的操作說明依次進行抽真空、預熔、蒸鍍的操作。預熔時應緩慢升溫加熱，預熔時間不少于2min，試樣應預熔充分，避免真空度變化過大和物料噴濺。蒸鍍時蒸發距離不小于60cm，蒸發速率控制在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，可以幫助冶金行業用戶進行低N含量的控制，有效地提升產品質量和市場競爭力。

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