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合金分析仪技术哪家强:OES,LIBS和XRF荧光光谱仪对比

更新时间:2022-09-09      点击次数:6021

合金分析仪技术哪家强:直读光谱仪OES,激光诱导LIBS和XRF荧光光谱仪对比

随着可追溯性、可靠性、安全性和合规性方面的法规不断增多,材料验证已成为整个能源和制造市场可靠性和安全计划的重要组成部分。

 

在行业材料规范越来越具体的同时,现场对各种PMI材料牌号识别测试的需求一直在稳步增长。便携式手持式 LIBS、台式 XRF元素分析仪 和 OES 分析仪都是用于执行可靠、准确和快速分析的常用技术。

 

每种技术都有其的优势,使用户能够对材料成分进行定量和定性分析。执行任何这些技术的行业通用术语是材料牌号识别 (PMI)。

 

所有这三种技术都以多种不同的方式使用,以确保符合质量管理计划。一些例子包括:

 

验证来料以确保组件或产品是正确的合金

制造以确保焊接部件及其填充金属是正确的合金,满足材料要求

分类和识别错误标记或未知的材料,以确保将正确的材料用于要求的过程

PMI 过程中应用程序,用于验证当前正在处理的材料是否符合要求的规格

在进行材料分析时,了解每种技术的差异和局限性至关重要。该分析仪可用于多个行业的各种组件。它们经常用于航空航天、核能、制药、制造、发电和炼油石化领域的生产和资产完整性管理计划。

 

这些验证程序有助于识别未知材料,防止生命损失或伤害,提高产品质量,并消除不正当材料的昂贵混淆。

 

在确定要分析的材料时,每个验证程序都有不同的要求。每种材料或合金都有不同的元素限制和要求。通过了解每种技术,有助于确定哪种技术适合验证材料。

 

X 射线荧光

X 射线荧光 (XRF) 是常用的无损检测 (NDT) 方法,它为用户提供了一种便携式分析仪,可产生准确、快速的结果。

 

在 XRF 分析仪中使用 X 射线管将 X 射线束发射到样品中。这激发了电子,它们从内壳中移出。然后内壳层的空位被外壳层电子取代。

 

当这个电子填充内壳空位时,它通过二次 X 射线释放能量。这种二次能量释放称为荧光。存在的每个元素都会散发出自身的能量特性。

 

测量从样品发出的释放能量的特征,可以确定存在的元素。这称为定性分析。

 

然后,测量能量的强度并应用校正因子,从而可以测量样品中每种元素的数量。这称为定量分析。

 

XRF 分析仪能够测量低浓度的轻元素,例如镁、铝、硫、磷和硅。

 

XRF 对可以测量的元素有限制。 XRF 不能用于测量比镁轻的元素。由于 XRF 分析仪无法测量碳,此 XRF 限制使其无法对碳钢、低碳不锈钢和低合金材料等材料进行分级。

 

例如,XRF 可用于测量识别 316 不锈钢所需的元素,但无法测量确定相同 316 材料是 H 级还是 L 级所需的碳。碳是验证不同等级不锈钢(即 316H 或 316L)所需的基本元素。

 

直读光谱仪

直读光谱 (OES) 是一种光学方法,可用于检测几乎任何类型的元素,包括碳和一系列不同基质中的轻元素,包括镍、不锈钢和碳钢等。

 

OES 是一种用于通过测量元素碳来识别合金(例如高碳或低碳不锈钢)、低合金(例如 86xx 系列、41xx 系列和 10xx 系列碳钢)来对材料进行分级的技术。

 

虽然 OES 被认为是一种便携式技术,但最好将其归类为一种可移动技术。根据制造商的不同,OES 仪器的尺寸和重量各不相同,但重量可能超过 45-60 磅,并且需要一个氩气罐,根据其尺寸,重量可达 15公斤左右。

 

通常,仪器及其氩气罐通过在推车上运输而变得更加机动。由于这种现场移动 OES 的尺寸和重量,在高架工作区域使用它可能需要机械辅助来帮助将 OES 仪器举得更高。

 

使用 OES 进行分析时,每个用于分析的样品都需要使用研磨机进行样品制备,在该研磨机中使用锆铝砂磨盘进行表面处理。在任何 OES 分析中,样品制备都是至关重要的步骤,因为未正确制备的样品会产生不准确和不受欢迎的结果。

 

OES 技术中也会激发原子,但激发能量来自仪器电极和样品之间形成的火花。与 XRF 不同,XRF 使用 X 射线管来照射样品,而 OES 使用来自火花的能量,使样品中的电子发出光,然后将其转换为光谱图。

 

每个元件都会产生颜色的光学光。 OES 分析仪可以通过测量光谱的这种光学光中的峰值强度对材料成分进行定量和定性分析。

 

虽然 OES 被认为是一种无损检测方法,但样品必须用机械砂光设备制备,火花在样品表面留下小烧伤,分析后必须去除。

 

激光诱导击穿光谱LIBS

激光诱导击穿光谱 (LIBS) 已使用多年,是一种主要用于实验室设备的技术。

 

最近的技术进步意味着该技术已发展成为一种便携式手持式分析仪,能够在现场测量碳以进行材料分级和材料识别。

 

与 OES 一样,在 LIBS 手持式分析仪中分析碳仍然需要氩气。 LIBS 分析仪不使用外部氩气罐、软管连接和 OES 装置的调节器,而是使用集成在仪器中的消耗性氩气筒。即使使用分析仪的电池,仪器的重量也不到 6.5 磅。

 

样品制备仍然是分析所必需的,但仪器的手持尺寸、砂盘和研磨机都可以放在一个小箱子里,可以轻松运输到管道沟渠、高架工作平台和难以进入的区域,允许用户在手持式碳分析仪中实现真正的现场便携性。

 

在样品分析中,正确的样品制备是至关重要的一步。样品制备不充分会产生不良结果。通过适当的样品制备,用户可以获得可靠、准确和快速的结果。

 

LIBS 分析仪可用于测量低浓度的轻元素,例如铝、硅和碳。 LIBS 分析仪使用户能够轻松地对 H 和 L 级不锈钢、低合金和碳钢进行分级。

 

该仪器还可以在直观且易于使用的界面中实现用户编程的残留元素 (RE) 或碳当量 (CE) 计算。

 

LIBS 技术使用脉冲激光烧蚀样品表面并产生等离子体。随着等离子体冷却,来自冷却等离子体的电子被激发,导致等离子体发光。

 

元素周期表的每个元素都会产生一个的 LIBS 光谱峰。使用检测器测量发出的光的特性可以识别样品中不同元素的存在。

 

通过测量样品中的光峰及其强度,可以快速确定化学成分并以加权百分比浓度 (%) 或百万分率 (PPM) 进行量化。

 

结论

与OES直读光谱仪或者LIBS相比,XRF合金元素分析仪的优势主要包括

无需氩气和氦气消耗的高性能合金元素分析光谱仪XRF Analyzer

媲美直读光谱仪的检测性能,*的无损分析(无需破坏样品)

真空测试环境提供*佳轻元素检测效果(Na,Mg,Al,Si,P)

高分辨SDD检测器一次测试可覆盖多达40种元素

无需每天重复标定,快速分析,简单易用

多组合滤光片系统,有效提高微量元素检出限

坚固耐用,适用于于各种复杂而严苛的现场工作环境

很高的性价比

 

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