如何合理使用手持式XRF和手持式LIBS技術

1、XRF技術

在數字時代，手持式X射線熒光（XRF）分析等技術已被成熟應用于快速有效地分析和驗證供應鏈中的材料，減少了我們對外部實驗室的依賴。這種即時和快速分析的能力提高了許多行業的生產率和安全性，從而提高了盈利能力，挽救了生命。XRF分析儀在工業環境中驗證材料的受歡迎程度，主要是受其在工業環境中的低成本控制的推動。

手持式XRF可以測量元素周期表中從鎂到鈾的所有元素。然而，用這種技術無法測定比鎂輕的元素，如碳。直到最近幾年，移動發射光譜法（OES）一直是測定低合金碳鋼和不銹鋼中碳的方法。移動OES儀器通常由兩個模塊組成，體積更大、重量更重，與手持式儀器相比，移動的方便性和范圍也不一樣。

使用手持XRF技術，樣品表面經由小型X射線管直接照射，使樣品中的元素發射特定的二次X射線（熒光）。用半導體探測器檢測樣品發出的X熒光信號。手持式XRF主要用于“瞄準-激發” 模式，結果對樣品幾何形狀或表面相對不敏感。斑點直徑一般為3至9毫米，只需少量樣品制備，即可在幾秒鐘內獲得準確結果。

 

2、LIBS技術

近期，手持式激光誘導擊穿光譜（LIBS）分析作為一種有前途的技術出現了，它有潛力檢測和量化周期表上的輕元素（包括碳），同時具有與手持XRF相似的尺寸、形狀和便攜性。

利用手持LIBS技術，激光束照射到表面，產生等離子體，使金屬蒸發并還原成原子。這些原子被等離子體的高能激發，并在紫外可見光范圍內發射出元素*的光。激光在樣品表面產生一個小的燒傷，LIBS分析中的斑點尺寸通常為50至100µm。等離子體的性質取決于樣品表面的狀態和粗糙度。為了獲得準確的結果，通常需要打磨金屬樣品。

 

什么時候使用手持式XRF？

手持式XRF對大多數類型的金屬材料，特別是那些含有高水平合金化過渡金屬或難熔金屬的材料，提供了更好的精度。這些合金是不銹鋼、鈦、鎳、鈷基合金以及由鋯、鎢或鉭制成的特殊合金。

對于鋁和鎂合金，盡管鎂的靈敏度較低，但手持式XRF仍然可以提供非常精確的結果。將結果歸一化為100%，手持XRF結果對樣品尺寸、形狀和粗糙度不敏感，便于精確測量尺寸小于毫米的小樣本。單層和多層涂層厚度和成分分析有助于對廣泛行業和產品的質量和成本控制。

手持式XRF分析儀用于*無損，樣品表面保持原樣，適合成品質量控制或確定涂層厚度。

 

什么時候使用手持式LIBS？

手持式LIBS能夠檢測輕元素，如碳，因此在需要對金屬制造中的碳進行量化或對低合金碳和不銹鋼進行等級識別的應用中，是更好的方法。事實上，碳和其他一些元素的含量對于預測碳鋼的可焊性和避免冷裂紋是至關重要的。

手持式LIBS還可對低濃度的目標元素（如鎳、鉻和銅）提供較高的靈敏度，這些元素在石化過程和核電站中使用的碳鋼管道中至關重要。同樣，當需要焊接不銹鋼時，可使用手持LIBS測定碳和其他合金元素，以確保使用碳含量低于0.03%的304L或316L等L級不銹鋼。

 

什么時候同時使用XRF和LIBS？

材料可靠性鑒別計劃有助于確保關鍵資產的安全性和完整性，如煉油廠、化工廠或發電廠的管道或加工裝置。石油和天然氣化工和發電行業使用各種材料，從碳鋼到不銹鋼到高溫合金。因此，這些行業或第三方檢驗公司必須使用手持式XRF和LIBS，用于在調試或追溯驗證測試以往材料的合規性。同時使用手持式XRF和LIBS還允許檢驗公司實現最終的靈活性和機動性，例如，使用梯子或繩索進入其他方法在難以觸及的地點測試材料，同時提供全面的分析能力，對所有類型的合金進行材料正確識別。

航空航天、汽車或石油天然氣等行業長期以來一直依賴手持XRF對各種金屬和合金進行質量控制。使用手持式LIBS，這些行業現在可以在線測量不銹鋼中的低碳含量，并確保噴氣發動機、排氣管、船用螺旋槳軸或管道等關鍵部件的制造等級正確。