Портативные лазерные анализаторы металлов SciAps с возможностью определения углерода

Представляем Вашему вниманию уникальный переносной лазерный  анализатор от компании SciAps, который определяет углерод во всех сталях. Разработка SciAps - LIBS(лазерно-индуцированная эмиссионная спектроскопия): Технология  способная избавить вас от использования громоздких искровых оптико-эмиссионных приборов и тележек с аргоном.

О классической технологии определения химического состава металлов

Самым  популярным методом  для проведения аналитических исследований содержания углерода  до последнего времени оставалась искровая оптико-эмиссионная спектроскопия (ОЭС). Данная технология заключается в проведении  анализа с использованием источника искры высокого напряжения. Она непрерывно выжигает и испаряет вещество с поверхности образца.

Под действием искры валентные электроны с внешних оболочек атомов испарённого вещества становятся электронной плазмой. Когда плазма охлаждается, электроны вновь стремятся к атомам, а в процессе рекомбинации  испускается порция светового излучения с определёнными длинами волн. Свет плазмы пропускается через волоконно-оптические пути и в спектрометр. Спектрометр разделяет все различные длины волн света через дифракционную решетку и систему линз и зеркал. Различные длины волн света разлетаются через детектор ПЗС, а встроенный компьютер определяет интенсивность света на каждой длине волны. Интенсивность света данной длины волны связана с концентрацией этого элемента в сплаве. Например, более высокая интенсивность света на волне 193,1 нм (углерод) означает больше углерода в материале.

Также для проведения качественного анализа искровым оптико-эмиссионым методом необходима специальная инертная среда - Аргон.  Это необходимо для того, чтобы в области проведения анализа отсуствовал кислород, поглащающий и ослабляющий интенсивность ультрафиолетового спектра излучения плазмы, в диапазоне которого находятся излучения множества веществ, включая углерод. Использование среды  аргона улучшает  качество анализа в виду усиления интенсивности излучения элементов в 10-50 раз.

 

Несовершенства оптико-эмиссионной спектроскопии

У оптико-эмиссионной спектроскопии есть ряд нюаносов, которые затрудняют работу специалистов, их мы рассмотрим ниже:

- Большое количество расхода аргона; - Громоздское вычислительное оборудование; - Наличие источника энергии для искры; - Высокая цена проведения анализа.

Всё это также препятствует лёгкому перемещению оборудования. Для проведения  анализа  специалисту необходимо иметь  дополнительное сложное оборудование и систему для перемещения всего аналитического комплекса. Долгое время ОЭС искрового типа были единственными относительно мобильными комплексами для анализа хим.состава материала.  Только эти приборы могли определить углерод вне стационарной  лаборатории.

Альтернативы ХХI века

Много лет специалисты, работающие на данном аналитическом оборудовании мечтали о том, чтобы работа по определению легких элементов была такой же легкой как работа с ручным рентгено-флуоресцентным анализатором. 

И, действительно, РФА обладают  мобильностью и компактностью для проведения сравнительно быстрого анализа, но точность РФА подходит только для анализа  элементов с атомным номером выше двенадцати ( Магний и выше). Но у этого варианта есть один недостаток: с помощью РФА такие вещества, как фтор, бор, берилий, литий и углерод не поддаются точному анализу.

На сегодняшний день компания SciAps предлагает решение этой проблемы - лазерно-индуцированная эмиссионная спектроскопия (LIBS).

Презентованная SciAps  новая и уникальнейшая технология  лазерно-эмиссионной  спектроскопии, созданной для анализа, прежде всего, содержания углерода и иных сверхлёгких элементов, способна решить проблему, связанных с ранее существовавшими методами анализа концентрации веществ.

Результатом развития этой технологии стал продукт - "Z-200 C+" и абсолютно новый "Z-900" . Эти приборы представляют из себя уже знакомый потребителю оптико-эмиссионный спектрометр. Основное отличие, этого прибора, - это замена искрового оборудования (источника питания, искровой пары электродов) сверхмалым импульсным лазером.

           

 

Преимущества технологии LIBS от SciAps

Быстрота. Z-лазер генерирует импульс с энергией приблизительно пять миллиджоулей (5 мДж). Излучение с этой энергией имеет сверхкороткую экспозицию , около двух наносекунд.

Компактоность. Площадь поверхности, поражаемой пучком, -  2000 микрометров . Её диаметр составляет примерно пятьдесят (50) микрон.

Мощность. Таким образом, мощность сверхкороткого импульса составляет приблизительно один гигаватт (1 Гвт) на квадратный сантиметр. Этого вполне достаточно, чтобы испарять поверхностный слой исследуемого вещества. 

Доступность и экономичность. Этот лазер - основная деталь, открывающая новую эпоху  портативности в спектрографических исследованиях. Нет больше громоздких элементов, только миниатюрность, компактность, надежность и удобство использования.

Конечно, как и в классической модели ОЭС анализа, для проведения качественного исследования, необходимо обеспечить бескислородную среду. И, по аналогии с искровым ОЭС, в новой разработке используется аргон.

Но и здесь  LIBS имеет преимущество, делающее проведение анализа дешевле почти в 1000 раз, так как именно в 1000 раз меньше аргона необходимо использовать при проведении анализа средствами LIBS. И это делает возможным проведение спектрографического исследования прикладной обыденной и крайне дешёвой процедурой.

Такие фантастические характеристики удаётся создать  путём использования компактной ёмкости с аргоном, располагающейся в ручке прибора. (один минибаллончик применяется на 600 тестов для анализа обычных сплавов и 200 тестов при исследовании углеродистых сталей).

Выводы

Суммируя все характеристики, можно говорить, что для реализации портативности в новом форм-факторе аппаратуры для исследования концентрации углерода, основную роль играет замена громоздких элементов миниатюрными.

Сверхмалый компьютер заменяет большое вычислительное устройство, миниатюрная ёмкость для аргона заменяет огромные контейнеры и баллоны, а LIBS-лазер потребляет намного меньше энергии, требует в 1000 раз меньше инертного газа и обладает в сотни раз меньшим размером, чем искровой ОЭС, что позволяет использовать мобильный источник энергии, помещающийся в руке.

Именно это позволяет уместить в ладонь устройство, которое ранее требовало порой подъёмный кран для доставки к месту проведения работы. Z200C+ - уникальнейший и самый первый в мире портативный прибор для проведения химического  анализа. Это устройство являет собой победу современной науки и техники в  области быстрых исследований, способно обнаружить любые сплавы и проводить экспресс-анализ структуры разных марок углеродистой стали, включая класс — L.  (нержавейка).

Для более подробного ознакомления с лазерами SciAps Вам нужно позвонить оп телефону в шапке сайта.

Также компания Sciaps имеет в свой линейке и РФ-анализаторы, с которыми вы можете ознакомиться в соответсвующем разделе нашего сайта.

 

 

Пишите любые вопросы в форму ниже - наши специалисты оперативно ответят Вам!