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根据量子力学理论，当金属被能量激发时，原子的壳层电子会被激发到较高能量级的外层轨道上处于稳定状态，在一定条件下它从高能级跃迁到低能级就会发出光子发出特征谱线，各种元素都有不同的特征谱线，这些谱线经过光学系统进行分光色散，成为按波长排序的一系列连续光谱，再经过电转换元件把光信号直接转换为电信号，计算机测量系统就可以通过计算某元素特征谱线的强度来确定元素的百分含量。
直读光谱仪具有功能全，内存1种元素，可进行全谱元素分析，操作简单，分析速度快且不要专门制备样品，，可对平面、柱面、曲面等各种表面及各种尺寸的工件、样品进行现场测量，现场打印结果。使用同一套硬件可定量分析各种钢、白口铁、铜合金、镍合金、锌合金、钛合金、钴合金等十八类合金中的常见金属与非金属元素。
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