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如何合理使用手持式XRF和手持式LIBS技术

时间:2021-07-29 点击次数:178
1、XRF技术
在数字时代,手持式X射线荧光(XRF)分析等技术已被成熟应用于快速有效地分析和验证供应链中的材料,减少了我们对外部实验室的依赖。这种即时和快速分析的能力提高了许多行业的生产率和安全性,从而提高了盈利能力,挽救了生命。XRF分析仪在工业环境中验证材料的受欢迎程度,主要是受其在工业环境中的低成本控制的推动。
手持式XRF可以测量元素周期表中从镁到铀的所有元素。然而,用这种技术无法测定比镁轻的元素,如碳。直到最近几年,移动发射光谱法(OES)一直是测定低合金碳钢和不锈钢中碳的方法。移动OES仪器通常由两个模块组成,体积更大、重量更重,与手持式仪器相比,移动的方便性和范围也不一样。
使用手持XRF技术,样品表面经由小型X射线管直接照射,使样品中的元素发射特定的二次X射线(荧光)。用半导体探测器检测样品发出的X荧光信号。手持式XRF主要用于“瞄准-激发” 模式,结果对样品几何形状或表面相对不敏感。斑点直径一般为3至9毫米,只需少量样品制备,即可在几秒钟内获得准确结果。
 
2、LIBS技术
近期,手持式激光诱导击穿光谱(LIBS)分析作为一种有前途的技术出现了,它有潜力检测和量化周期表上的轻元素(包括碳),同时具有与手持XRF相似的尺寸、形状和便携性。
利用手持LIBS技术,激光束照射到表面,产生等离子体,使金属蒸发并还原成原子。这些原子被等离子体的高能激发,并在紫外可见光范围内发射出元素特有的光。激光在样品表面产生一个小的烧伤,LIBS分析中的斑点尺寸通常为50至100µm。等离子体的性质取决于样品表面的状态和粗糙度。为了获得准确的结果,通常需要打磨金属样品。
 
什么时候使用手持式XRF?
手持式XRF对大多数类型的金属材料,特别是那些含有高水平合金化过渡金属或难熔金属的材料,提供了更好的精度。这些合金是不锈钢、钛、镍、钴基合金以及由锆、钨或钽制成的特殊合金。
对于铝和镁合金,尽管镁的灵敏度较低,但手持式XRF仍然可以提供非常精确的结果。将结果归一化为100%,手持XRF结果对样品尺寸、形状和粗糙度不敏感,便于精确测量尺寸小于毫米的小样本。单层和多层涂层厚度和成分分析有助于对广泛行业和产品的质量和成本控制。
手持式XRF分析仪用于完全无损,样品表面保持原样,适合成品质量控制或确定涂层厚度。
 
什么时候使用手持式LIBS?
手持式LIBS能够检测轻元素,如碳,因此在需要对金属制造中的碳进行量化或对低合金碳和不锈钢进行等级识别的应用中,是更好的方法。事实上,碳和其他一些元素的含量对于预测碳钢的可焊性和避免冷裂纹是至关重要的。
手持式LIBS还可对低浓度的目标元素(如镍、铬和铜)提供较高的灵敏度,这些元素在石化过程和核电站中使用的碳钢管道中至关重要。同样,当需要焊接不锈钢时,可使用手持LIBS测定碳和其他合金元素,以确保使用碳含量低于0.03%的304L或316L等L级不锈钢。
 
什么时候同时使用XRF和LIBS?
材料可靠性鉴别计划有助于确保关键资产的安全性和完整性,如炼油厂、化工厂或发电厂的管道或加工装置。石油和天然气化工和发电行业使用各种材料,从碳钢到不锈钢到高温合金。因此,这些行业或第三方检验公司必须使用手持式XRF和LIBS,用于在调试或追溯验证测试以往材料的合规性。同时使用手持式XRF和LIBS还允许检验公司实现最终的灵活性和机动性,例如,使用梯子或绳索进入其他方法在难以触及的地点测试材料,同时提供全面的分析能力,对所有类型的合金进行材料正确识别。
航空航天、汽车或石油天然气等行业长期以来一直依赖手持XRF对各种金属和合金进行质量控制。使用手持式LIBS,这些行业现在可以在线测量不锈钢中的低碳含量,并确保喷气发动机、排气管、船用螺旋桨轴或管道等关键部件的制造等级正确。

 

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