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10种需要OES光谱仪才可获得精确分析结果的元素


  来源: 日立分析仪器 时间:2021-09-02 编辑:仪器仪表WXF
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过程控制、材料可靠性鉴定(PMI)、质量控制、资产完整性管理、材料分类、废料回收、根本原因分析和新材料开发均依赖于精确的元素分析,才可确保正确的规格、性能和法规合规性。商用手持式、移动式和固定式分析仪可用于实现此任务,还有许多产品可满足各种行业和应用领域的需求。


金属元素分析主要采用三种技术——激光诱导击穿光谱(LIBS)、直读光谱仪(OES)和X射线荧光(XRF),每种技术都有其确保质量和安全的作用。鉴于此类技术具有不同的优势,似乎很难选择合适的技术。对不同元素的分析需求加以了解将有助于针对具体的应用领域选择合适的技术。


10种需要OES光谱仪才可获得精确分析结果的元素


本指南将讨论关于10种需要火花OES才可获得精确分析结果的元素、此等元素可能出现的情况,以及在分析此等元素时必须获得精确结果的原因。


一、元素分析的主要技术


上述三种主要技术都以类似的方式发挥作用——作用于材料表面,并在原子层级相互作用,以检测存在的元素。每种技术都有其优缺点,我们将在下面对此进行探讨:


X射线荧光(XRF)


XRF技术用于验证多种样品的化学成分,包括金属、非金属、粉末、液体、固体、溶液和糊剂。XRF是一种完全无损的技术,即使对于成品部件,此种技术也可在不造成其表面损伤的情况下对其进行检测。手持式和台式分析仪均可供使用,此种技术非常适合用于管道工程,因其可对热样品进行精确分析。


XRF光谱仪的局限性在于其检测轻元素的准确性不高,轻元素通常被认为是原子序数小于11的元素,如铝(Al)、硅(Si)和钙(Ca),以及稀土元素,如铈(Ce)和铒(Er)。另一个潜在的缺点是,XRF光谱仪依赖于X射线技术,而且此款分析仪可能需要获得许可,这可能比较麻烦。


直读光谱仪(OES)


与其他两种技术相比,OES技术的最大优势在于其能够检测最广泛的元素。对于钢材中的所有重要元素(包括碳(C)、硼(B)、磷(P)和氮(N)),OES技术可在超低检测含量的情况下实现极高准确度。实质上,OES可检测出其他技术会漏检的痕量元素的存在。


OES擅长分析金属和非金属元素 ,但只能分析金属的基体材料。这是因为OES的工作原理是在材料表面进行放电,所以基体材料必须具有导电性。OES像LIBS一样会在表面留下可见的激发斑点,因此不适合用于成品。最后,OES设备往往体积更大,所需的能源更多,并且该技术需要氩气供应。


本质上,OES能检测到其他技术会遗漏的痕量元素。


激光诱导击穿光谱(LIBS)


LIBS分析的主要优势是速度快。借助手持式LIBS光谱仪,可在一秒钟内获得结果——这在分析大量零件或分拣一堆废料时是一大优势。这正是LIBS最擅长的领域,尤其是该技术在测量大多数铝合金时非常精确。LIBS不像XRF那样完全无损,LIBS测量会在表面留下一个很小的激光斑点,因此人们不会在极为注重外观的成品部件上使用LIBS。


此项技术需要在无污染物的固体表面进行测量。目前的LIBS技术的主要缺点在于其根本无法测量某些元素,如氧(O)、氮(N)、氢(H)、砷(As)、磷(P)、硫(S)和硼(B)。


元素分析的主要技术


二、10种需要火花OES才可获得精确结果的元素


气体元素:


1.氢

以钛合金为例,分析时需要非常小心地控制氢元素含量。氢元素可与钛基合金的结构相互作用,导致机械降解和断裂,尤其是在高温下亦如此。因此,不同牌号钛均设有氢元素最大值。对于许多牌号钛,如1号钛,其中的氢含量限值为0.15%,但对于医用钛,如2、3号钛,合金中的氢含量必须低于0.125%。


对于钢而言,溶解在固态钢中的氢会在焊接时立即或在焊接后短时间内导致冷裂纹,尤其是在热影响区(HAZ)的碳锰钢中亦如此。这也可能延伸至焊缝中。


使用XRF或者LIBS技术都无法检测出氢元素,因此OES技术是最好的选择。某些OES仪器不具备氢元素检测能力,因此需要仔细检查产品规格。另一种选择是燃烧分析法,但此种技术难度更大,所需的仪器比OES光谱仪更加昂贵。


2. 氧

除非使用燃烧分析法,否则氧元素也可能像氢元素一样难以分析。分析铜熔体时需要减少氧含量,因为高含量的氧会影响导电性、可塑性和耐腐蚀性;如果铜将用于电气应用领域,这一点尤其重要。

关键词:OES光谱仪 精确分析 金属元素    浏览量:1849

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