OES 試樣前處理：研磨、清潔與避免誤差

使用 時OES 發射光譜儀 分析金屬成分時，許多人會專注於儀器、分析程式或氬氣，卻忽略一項非常重要的因素：試樣前處理。

Spark OES 方法需要電弧火花穩定接觸待分析的金屬表面。因此，表面不平整或仍有氧化物、油污、污染物的試樣，可能影響放電過程，導致分析結果不穩定。

Hitachi High-Tech 也強調，試樣前處理是可能影響 OES 分析準確度與重複性的因素之一。

為什麼 OES 試樣前處理很重要？

OES 根據金屬試樣受電弧火花激發時所發出的光，分析其元素成分。

因此，試樣與放電台的接觸區域必須符合適當條件。若試樣表面不平，或仍有氧化物、油污、灰塵及污染物，火花可能不穩定，進而影響分析結果。

Hitachi High-Tech 指出，常見原因之一是 放電痕跡／燃燒不良（bad burn） ，而原因可能是 試樣前處理不當。表面需要適當清潔與研磨；許多應用建議使用 40-80 目研磨粒度。

因此，在從儀器著手尋找原因前，操作人員應先重新檢查試樣前處理流程。

1. 製作平整且適用的試樣表面

 的第一項基本要求是OES 試樣前處理 必須在分析位置製作平整表面。

表面必須夠平整，讓試樣能與放電區良好接觸，減少氬氣外洩或放電不穩定的間隙。

依材料不同，可採用下列方法：

• 使用研磨機或研磨片研磨。
• 使用銑床銑削。
• 部分試樣形狀與合金可採車削。
• 特殊材料則使用專用前處理方法。

Hitachi 的 OE720 應用資料 指出，應依材料和待分析元素選擇試樣前處理技術。Co、Fe、Ni 可採研磨或銑削；Al、Cu、Mg、Pb、Sn、Ti、Zn 等合金則應選擇適合各材料的表面加工方式。

2. OES 試樣研磨：不同材料需要不同方式

常見錯誤是對所有金屬套用相同的表面前處理方式。

對於鋼、鎳、鈷或鈦， Hitachi High-Tech 建議使用適當的研磨材料，其中 氧化鋁 最常使用。若應用需要測定低鋁含量， 氧化鋯或碳化矽 可作為替代選擇。

另一方面，對於部分銅合金或鋁合金等較軟的合金，銑削或車削 可能比研磨更合適，因為加工時需要製作穩定的分析表面，同時避免影響材料結構或造成表面污染。

因此，不應對所有 OES 試樣採用單一標準程序。

材料類型 → 前處理方式 → 表面狀態 → 量測穩定性 這些因素應一併考量。

3. 量測前清潔表面

研磨或加工後，將試樣放入 OES 儀器前，應先清潔試樣表面。

下列物質可能：

• 油和油脂
• 金屬粉塵
• 研磨殘留物
• 氧化層
• 加工造成的污染物

影響放電區域。

Hitachi High-Tech 提醒，Spark OES 要達到良好的分析品質，試樣表面必須乾淨。氧化或有塗層的試樣，量測前需要適當的表面處理。

清潔後，避免直接用手觸碰量測區域，以免將油污或指紋留在試樣表面。

4. 避免試樣表面交叉污染

連續研磨多個試樣時，前一個試樣的材料可能殘留在研磨材料上，進而影響下一個試樣。

分析多種不同合金時，尤其需要注意這個問題。

Hitachi High-Tech 建議定期更換研磨紙；在 OES 碳分析指南中，該公司提到依材料和應用條件不同，可約每 5-10 個試樣更換一次研磨紙，以降低交叉污染風險。

分析不同材料時，企業應建立適當的研磨材料管理與設備清潔流程，而非讓同一研磨表面處理過多種試樣。

5. 鑄鐵分析特別注意事項

使用 Spark OES 分析鑄鐵中的碳，可能比分析許多其他材料更複雜。

根據 Hitachi High-Tech 的說明，OES 放電可能改變某些鑄鐵組織中的自由碳含量，進而影響碳分析結果。因此，必須嚴格控管取樣、冷卻和表面前處理。

鑄鐵分析不能只著重於表面研磨。 取樣方式和凝固條件也可能影響分析結果。

6. 將試樣放入 OES 儀器前先檢查

量測前，建議快速檢查下列項目：

試樣表面

• 表面平整嗎？
• 氧化物或不需要的表面層已移除嗎？
• 表面沒有油污、灰塵和研磨殘留物嗎？

分析區域

• 面積足以覆蓋放電位置嗎？
• 量測位置是否有裂縫、孔洞或缺陷？

設備

• 試樣座乾淨嗎？
• 電極狀態合適嗎？
• 氬氣供應符合要求嗎？
• 儀器已依程序完成 標準化／校正嗎？

Hitachi High-Tech 指出，OES 結果異常時，除了檢查儀器，也應先檢查試樣前處理、氬氣品質和分析程式 ，再判斷設備是否有問題。

7. 妥善前處理試樣，發揮 OES 分析效能

試樣前處理無法取代優良的 OES 儀器；即使儀器性能良好，試樣前處理不當也難以獲得穩定結果。

Hitachi 系列 OES 光譜儀 例如 OE750 與 OE720 專為多種金屬合金群的元素成分分析而設計。不過，試樣前處理流程仍須依材料和具體應用制定。

OE720 特別提供 Fe、Co、Ni 以及 Al、Cu、Mg、Pb、Sn、Ti、Zn 等多種材料群的程式和校正範圍；Hitachi 應用資料也列出相應的表面前處理方法。

OES 量測前試樣前處理檢查表

每次分析前可使用以下簡易檢查表：

1. 取樣： 選取能代表待檢材料的試樣。

2. 製作表面： 依材料採用研磨、銑削或車削。

3. 清潔： 去除氧化物、油污、灰塵和加工殘留物。

4. 檢查表面： 確認表面平整，且適合放電位置。

5. 檢查設備： 檢查放電台、電極和氬氣供應。

6. 選擇正確程式： 確認材料群和分析範圍正確。

7. 執行量測： 檢查燃燒痕跡並評估結果穩定性。

結論

正確進行 OES 試樣前處理，是降低金屬成分分析誤差的重要步驟。

依材料適當準備平整、乾淨的表面，有助於穩定放電，讓 OES 儀器有效完成分析。

若企業需要分析金屬成分、確認材料牌號或控管合金成分，選擇 OES 儀器時也應搭配適當的試樣前處理流程。

Quoc Huy Technique 提供 Hitachi OES 光譜分析解決方案，滿足製造與品質管制中的金屬成分分析需求。