在PMI技術中：XRF、LIBS和OES有什么區別？

01 手持X射線熒光

X射線熒光（XRF）是無損檢測（NDT）方法，為用戶提供便攜無損的分析手段，可提供快速、準確的分析結果。手持式XRF分析儀使用X射線管將X射線束發射到樣品中，激發電子并將其從內層移開，內層的空位被外層的電子所取代，當電子填充空穴發生躍遷時，會以二次X射線的形式釋放能量，這種二次能量的釋放被稱為熒光。每一個元素都會釋放自己*的能量特征譜線，通過測量樣品釋放的能量特征譜線，可以確定存在哪些元素，這一過程進行了定性分析，然后，通過測量單一能量的強度并根據校正因子進行計算，就可以測量樣品中每種元素的含量，這一過程進行了定量分析。

手持XRF分析儀能夠測量低濃度的輕元素，如硅、磷、硫、鋁和鎂。同時XRF對可測量的元素有限制，比鎂輕的元素不能用XRF測量，XRF的這種局限性使得無法對低碳不銹鋼、碳鋼和低合金鋼等材料進行分級，因此用XRF分析儀無法測量碳含量。例如，XRF可以測量用于識別316不銹鋼所需的元素，但無法測量用于識別同一316材料是L級還是H級所需的碳，碳是檢驗不同等級不銹鋼（即316L或316H）所需的基本元素。

02 光學發射光譜

光學發射光譜（OES）是一種光學方法，可用于檢測幾乎所有類型的元素，包括不銹鋼、鎳和碳鋼等不同基體中的碳和輕元素。OES技術通過測量碳元素來分級材料，識別低碳或高碳不銹鋼等合金，例如：41xx系列、86xx系列和10xx系列碳鋼等低合金。

雖然OES被認為是一種便攜的技術，但將其歸類為可移動技術。OES儀器的重量和尺寸因制造商而異，一般重量可達45-60磅（20-27kg）以上，并且需要一個氬氣罐，根據所用罐的尺寸，該罐的重量約為20磅（9kg）。儀器和氬氣罐通常用手推車運輸，協助儀器移動。由于現場移動OES的重量和尺寸，在高空作業區域作業可能需要機械協助，以便將OES儀器提升至較高平臺。此外，當使用OES進行分析時，每個要分析的樣品都需要使用研磨機進行樣品制備，該研磨機使用鋯鋁氧化物砂盤來制備表面。樣品制備是任何OES分析中的一個關鍵步驟，如果樣品制備不當，會產生不理想和不準確的結果。  

在OES技術中，原子也被激發，但是激發能量來自于樣品和儀器電極之間形成的火花。與利用X射線管照射樣品的XRF不同，OES使用火花的能量，使樣品中的電子發射光，并將其轉化為光譜圖。每一種元素都產生一種特征波長的光，同時測量光譜中該光的峰值強度，OES分析儀便可以對材料成分進行定性和定量分析。盡管OES被認為是一種無損檢測方法，但樣品的制備需要使用機械砂輪裝置，火花也會在樣品表面留下一個小的燒傷，分析后需要清除。
 

03 激光誘導擊穿光譜

激光誘導擊穿光譜（LIBS）已經存在很多年了，是一種主要用于實驗室設備的技術。隨著技術的最新進展，這項技術現已發展成為一種便攜式手持分析儀，能夠在現場測量碳，用于材料鑒定和材料分級。與OES一樣，LIBS手持式分析儀分析碳也需要氬氣，但LIBS分析儀無需使用外部的氬氣罐、調節器和軟管等裝置與儀器進行連接，而是使用集成在儀器中的自耗氬氣罐；分析儀使用鋰電池，儀器重量小于6.5磅（2.9kg）。

LIBS分析儀分析前也需要樣品制備，但儀器、研磨機和砂光盤均采用手持式尺寸都可以裝在一個小箱子里，可以輕松實現將儀器運送到高架工作平臺、管道溝渠和難以接近的區域，為用戶在現場碳分析過程中提供真正的手持便攜性。適當的樣品制備是樣品分析的關鍵步驟，樣品制備不良會產生不良結果，通過適當的樣品制備，用戶可以獲得快速、可靠和準確的結果。LIBS分析儀可用于測量低濃度的輕元素，如碳、硅和鋁。LIBS分析儀的功能使用戶能夠輕松地對L和H級不銹鋼、低合金和碳鋼進行分級。LIBS分析儀還可以進行碳當量（CE）或殘余元素（RE）計算，用戶可以在一個簡單直觀的操作界面進行編輯。

LIBS技術利用脈沖激光燒蝕樣品表面，產生等離子體。當等離子體冷卻時，來自冷卻等離子體的電子被激發，導致等離子體發光。周期表中的每個元素都會產生一個*的LIBS譜峰。通過探測器檢測元素發出的特征光譜，可以檢測出樣品中存在哪些元素。通過測量樣品中的光譜峰值及其強度，可以快速測定化學成分，并用百分比濃度（%）或百萬分比濃度（PPM）進行量化。

上述幾種準確可行的技術均可以在現場實現化學分析。XRF、OES和LIBS技術為用戶提供了一個便攜式選項來驗證或分級材料。了解每種技術的差異和局限性將有助于用戶選擇儀器，進一步滿足所分析材料的特定要求。

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