XRF合金分析原理介紹

2021-01-16 工業檢測大時代

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01


在看XRF之前咱們先簡單了解一下X射線,X射線是由於原子中的電子在能量相差懸殊的兩個能級之間的躍遷而產生的粒子流,是波長介於紫外線和γ射線之間的電磁波。其波長很短約介於0.01~100埃之間。由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現,故又稱倫琴射線。


 


XRF:X射線螢光光譜分析(X Ray Fluorescence)人們通常把X射線照射在物質上而產生的次級X射線叫X射線螢光(X-Ray Fluorescence),而把用來照射的X射線叫原級X射線。所以X射線螢光仍是X射線。


 


X射線管產生入射X射線(一次X射線),激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次X射線,並且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長特性。探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量。然後,儀器軟體將探測系統所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類及含量。


  


X射線照在物質上而產生的次級 X射線被稱為X射線螢光。利用X射線螢光原理,理論上可以測量元素周期表中鈹以後的每一種元素。在實際應用中,有效的元素測量範圍可以從12號元素(Mg)到92號元素(U)。



02


XRF的應用領域有哪些呢?


傳統的檢測領域包括廢料分揀與回收、合金材料成分辨別、貴金屬、RoHS合規篩查、地球化學和礦業勘探、科研教育等。


其中的廢料分揀和合金辨別利用的就是不同材料的X射線螢光光譜不同,同時設備能夠自動進行數據匹配,以找到與該檢測對象最為匹配的材料型號,如下圖所示。


  


而對於貴金屬檢測,可以得到貴金屬的純度級別。


   


在合規與保障消費者安全的宗旨下,XRF技術可以迅速篩查出消費產品中的鉛、鎘、砷、汞、鉻以及其它有毒金屬,並做出正/負或通過/失敗的判定結果。


   


同樣在地質勘探和環境評估中,XRF技術同樣發揮著重要的作用,通過分析土壤中的重金屬元素,可以得知整個區域的礦產分布和汙染分布。


   


XRF技術還可應用於管材與棒材的在線質量控制與材料成分的分析。


   


03


除了上面的傳統應用領域,現在又有許多新的應用領域被開發出來,如風電和汽車領域,通過對油品中的金屬元素含量,可以間接反映軸承的磨損情況。


   


還有許多新的XRF應用領域正在被開發出來,使得XRF技術在各個行業領域得到了廣泛的應用。


比如工廠的生產製造環節的焊接質量控制,也會用到XRF合金分析儀。而2015年6月在鄂爾多斯市準格爾旗內蒙古伊東集團九鼎化工有限責任公司發生的一起壓力容器爆炸生產安全事故,伊東集團九鼎化工有限責任公司的工廠設計文件甚至只規定對接焊接接頭的探傷檢驗要求,但未規定角接焊接接頭的質量控制和檢驗要求,製造出廠技術文件中也沒有角接焊接接頭的質量檢驗資料,導致焊材成份不符合設計圖紙標示的ER5356,矽含量是標準規定的18倍,鎂含量是標準規定的1/5。


如果使用了XRF技術對焊縫進行生產階段的質量控制,沒有用錯焊材,也不會導致上面的重大安全事故的發生。


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