Bruker ELEMENTAL

气体元素分析仪

Bruker ELEMENTAL

Bruker ELEMENTAL

德国Ströhlein公司, 创始于1892年

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

六、七十年代发展出了最早的自动化分析仪

氧氮分析仪 氮元素分析仪

碳硫分析仪

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

八十年代发展出了最早的连接外部工作站的分析仪

CS - mat 600 OSA – mat 350

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

九十年代1997 Erwin Jung和 Karl-Josef Weifels创立JUWE实验室

CS – mat 6500 H – mat 2500

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

比表面分析

AREAMAT

发展历程:STRÖHLEIN 公司 => JUWE 公司=> Bruker-JUWE => BrukerELEMENTAL

氧氮氢分析

G8 GALILEO

碳硫分析

G4 ICARUS CS HF扩散氢分析

G4 PHOENIX

碳硫分析

G4 ICARUS CS TF

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

杂质元素对钢铁性能的影响

硫：硫在钢中是有害元素。硫在钢中以FeS的形式存在，使钢变脆，产生

热脆性。

氮：室温下氮在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和的氮在常温放置过程

中会以Fe4N形式析出而使钢变脆，称为时效脆化。

氧：氧在钢中主要以氧化物夹杂的形式存在，氧化物夹杂与基体的结合

力弱，不易变形，易成为疲劳裂纹源。

氢：常温下氢在钢中的溶解度很低。当氢在钢中以原子态溶解时，降低

韧性，引起氢脆。当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高的内

压，形成内裂纹，其内壁为白色，称为白点或裂纹。

Bruker ELEMENTAL

气体分析仪分析原理:

A 从固体样品中生成待测元素的特定单质或化合物:

• 碳和硫

在氧气中燃烧: - 高频感应炉 (HF)- 管式炉 (TF)

• 氧氮氢

通过脉冲炉熔融萃取

• 扩散氢

-红外炉或管式炉中热萃取

Bruker ELEMENTAL

B 反应生成的气体通过载气进入到检测系统，其间需将干扰气体去除.

检测系统l

a)碳硫

反应中燃烧，生成CO2,SO2,通过红外检测器检测

b)氧氮氢

脉冲炉中熔融萃取 ，生成的CO通过红外检测器检测,N2，H2 通过热导检测器检测 (TCD)c)扩散氢

管式炉热萃取=> 热导检测器检测 (TCD)

Bruker ELEMENTAL

G4 ICARUS CS HF

• 分析范围: C 1 ppm - 6% （双量程）

• S 1 ppm - 0.35%

通过改变样品称样量可以实现更高范围的分

• 最短分析时间：约40 sec，与样品的材料性质

和重量有关；；

• 分辨率：0.1 ppm；

• 重复性：±1 ppm或±1%(相对值)

Bruker ELEMENTAL

高频感应炉

Bruker ELEMENTAL

主要应用

Bruker Elemental

Bruker ELEMENTAL

分析范围: C 10ppm - 100% （双量程）S 5 ppm - 100%

分析时间：约60 sec，与样品的材料性质和重量有关；；分辨率：0.1 ppm；

管式炉温度：1500ºC

Bruker ElementalBruker Elemental

G4 ICARUS CS TF

Bruker ELEMENTAL

管式炉

Bruker ELEMENTAL

主要应用

Bruker Elemental

Bruker ELEMENTAL

G4 PHOENIX

测量范围：

0.05 - 1000 ml/100 g分析时间：

大约3分钟到2小时

焊接样品一般15到20分钟

具体视样品的材料重量

分辨率：

0.001 ml/100 g再现性：

± 0.01 ml/100 g 或者 ± 1% 相对

具体视样品不同材料重量

Bruker ELEMENTAL

校准

Furnace with Quarztube

H2

N2

Calibration Volume

FlowmetersDetector

Reagents

Pump

氮气作为载气通过系统并作为检测器的参比气体

校准所需要的定量氢气由内部气体校准单元提供

氢气由氮气携带流经整个系统包括样品管

N2+H2

热导检测器检测到定量氢气信息，计算出校准因子

Bruker ELEMENTAL

样品分析

Furnace with quartz tube

N2

FlowmetersDetector

Reagents

Pump

Calibration Volume

氮气以固定流速流经样品管并进入检测器参考臂

样品加热后释放出的氢被氮气携带

Sample

N2+H2

混合气流经检测器并给出含量信息

Bruker ELEMENTAL

红外炉原理

1 红外源

2 热电偶

3 样品

4 石英样品管

5 椭圆反射腔体

6 炉体

7 安全开关

Bruker ELEMENTAL

仪器主要优势：

两种热萃取炉可供选择

红外加热炉温度可达900 ºC，（适用于焊材、铝合金分析等）

管式炉温度可达1100 ºC（适用于钢铁、钛合金等材料分析）

红外炉具有快速加热能力，可程序升温，石英管尺寸达30mm，可分析依据

EN/ISO 3690及AWS A4.3标准的大尺寸焊接样快。（萃取温度400 ºC） 内置气体校准单元具有10种不同体积可选

优势：可在不同测量范围内进行仪器校准

检测到由于泄漏造成的非线性现象

依照ISO 3690的相关建议：“仪器应具有完备的含不同体积的气体校准单元” 对于不同的应用及分析方法可保存完整的参数设置

仪器分析过程及报告格式完全符合ISO 3690及AWS A4.3标准

分析结果单位可在ppm和ml/100g之间选择，根据ISO 3690标准，扩散氢结果单位

应为ml/100g.

Bruker ELEMENTAL

G8 GALILEO

测量范围

（与样品重量有关）

H：0.01-1000ppmO：0.1-250ppmN：0.1ppm-0.5% 分析时间：

大约50s与样品的材料种类和重量有关

测定扩散氢需要大约60分钟

分辨率：0.01ppm电源供应：

分析仪：400V，7KVA外围设备：230V，800VA再现性：+/-0.05ppm或+/-1%相对

具体与样品材料种类和重量有关

Bruker ELEMENTAL

分析原理

N检测

•CO和 H2在氧化炉中通过稀土铜氧化物被氧化为CO2 和 H2O

•NaOH和Mg(ClO4)2 分别除去CO2 和 H2O

H检测

• 通过 Schuetze试剂将 CO 氧化成 CO2

• 将 CO2通过分子筛除去

Bruker ELEMENTAL

检测器原理氧

sample gas

IR-Source IR-Sensor

红外检测器

Bruker ELEMENTAL

检测器原理氮和氢

carrier & sample gas

reference gas

reference channelTCD

measuring channelTCD

raw analog signalsdetection electronics

temperated at 50°C +/-0,1°C

热导系数：

Nitrogen: 0.024 Wm-1K-1

Hydrogen: 0.171 Wm-1K-1

Helium: 0.144 Wm-1K-1

Argon: 0.016 Wm-1K-1

Bruker ELEMENTAL

脉冲炉

Dust trapOptical temp. sensor

Crucible carrier

Sample port特点

• 水冷

• 反应容器：石墨坩埚

• 最高温度2500°C

• 气动坩埚提升

• 光学温度检测

•自动样品进样口

•自动坩埚切换系统 (选配)

• 坩埚位置光学传感器（选配）.

• 自动炉清扫系统 (选配)

Bruker ELEMENTAL

主要优势：

通过软件方法能够很方便地从ON分析模式转换成H分析模式

N模式和H模式之间的相互切换时间只需数分钟

一台仪器可同时实现熔融萃取和热萃取（对于扩散氢检测可选配外部红外加热炉）

可采用特定元素配置而作为一台单元素分析仪

非接触式光学测温系统可实时检测石墨坩埚的温度

脉冲炉具有三种参数设定模式：温度、功率、电流控制

自动进样器实现自动样品加载，8mm进样通道，确保片样、块样和屑样的安全进样

脉冲炉区域具有安全保护系统，分析模式时操作者无法接触

对于电压、气流、冷却水流具有自动监控系统，独立设置的安全旋钮用以实现过热保护。

自诊断系统用以实现仪器故障检测

完整的待机模式可节省载气和冷却水的消耗

Bruker的通用软件可轻松实现分析方法和应用的保存、调出以及参数的设置和修改，分析数据可通过

FTP或本地局域网进行传输。

具有多种选配系统可供选择：

具有10种不同体积的内部气体校准单元

自动清扫装置

自动坩埚切换系统

外部红外加热炉，用于实现扩散氢的检测。

Bruker ELEMENTAL

Leaves

Lime, limestone

OLead

HGraphite

HGlass

Gips

ONFerrosilicium

ONFerromolybdänium

ONFerromanganese

ONFerrochromium

OHCopper

Coke

Ceramics

Cement

Catalysts

ONHCast Iron

Carbon

Bitumen

Ash

ONHAluminium

ONHAlloys

G8 GALILEOG4 PHOENIXG4 ICARUS TFG4 ICARUS HF

AnalyzerMaterials

Bruker JUWE Bruker ELEMENTAL

ONHZirconium

ONHCSWelding Material

Waste

Uranium

Tungsten Carbide

Tobacco

Titanium dioxide

ONHTitanium

ONHSteel

Soot

Soil

Slag

Silicium

Sand

Rubber

Ores

Oil

HNickel

Molybdenum

Minerals

OMagnesium

G8 GALILEOG4 PHOENIXG4 ICARUS TFG4 ICARUS HF

AnalyzerMaterials