PMI – 選擇適合的工具才能正確地工作  HH-XRF & HH-LIBS

在進行材料分析前，瞭解每種技術的侷限與差異是非常重要的

 

 

PMI 是一種質量保證工具，包括識別各行業中使用金屬的合金等級，以驗證其對規格的符合程度，並避免材料混合及摻偽。隨著對安全性、可靠性、可追溯性和符合法規要求的日益嚴格，材料驗證已成為安全/可靠計劃中必不可少的程序。由於工業中使用的材料規格變得越來越具體，領域中各種PMI測試的需求持續穩健成長。HH-XRF & HH-LIBS都是用於提供快速、準確、可靠分析的通用技術，每種技術各有其優勢並為使用者提供材料成分的定性和定量功能，以卻確保質量管理計畫的執行，例如:

對進料實施驗證以確保產品或組件是正確的合金

確保焊接部件及填補金屬材料是正確的合金，滿足製造時指定的材料要求

分類和識別未知或錯誤標記的物料，確保在指定過程中使用正確的物料

即時在過程中執行Retro-PMI測試，用於驗證當前正在處理的材料是否符合規格要求

 

在進行材料分析前瞭解每種技術的局限與差異是非常重要的，除了用於生產和資產完整性管理程序，對降低混合材料引起的高成本有幫助，還能識別未知材料、提高產品品質並幫助防止操作人員受傷和生命損失。 瞭解每種技術將有助於確認使用哪種方法來驗證材料。

 

近10年來手持式X射線螢光光譜儀(HH-XRF)被認定為即時測量金屬和合金元素的黃金標準方法，大部分應用於廢金屬分揀和材料可靠性鑑別 (PMI)。手持鐳射誘導光譜分析儀(HH-LIBS)是一種新興方法，在合金分析中表現出令人期待的合金分析能力，並能作為HH-XRF的輔助工具，特別是在含有低原子序元素的合金，如鈹Be、鋰Li、鎂Mg、鋁Al和矽Si等輕元素。

 

HH-XRF 的典型光斑尺寸是3-8mm，而鐳射所產生的切口通常為50-100 μm，而實際上只有15-20 μm的部分將被分析，因此HH-LIBS能夠對局部異質性的材料更加敏感。鐳射脈衝的可移動性校正了分析過程中因為異質性所造成的影響，換句話說，可以使用HH-LIBS對更小的點或非常窄的焊縫進行分析。

 

鐳射所產生的發射光是一種瞬變現象，而X射線光束是恆定可控制的，因此HH-XRF比HH-LIBS更為穩定、可重複及再現性佳的結果是能夠被預期的，相比之下定量分析被認為是LIBS的弱點-首先由於鐳射與樣品間的複雜作用過程(取決於鐳射和樣品特性)，其次為電漿-粒子的相互作用(取決於時間與空間)。

 

與HH-XRF相比，HH-LIBS 在應用方面提供了新的可能性:在航太產業使用的鋁合金中能夠檢測到鋰Li，鈹Be-青銅中能夠檢測到鈹Be，碳鋼和鑄鐵中可檢測到碳，此外HH-LIBS對於鎂Mg和鋁Al具有較高的靈敏度，而在鋁和鈦合金的分撿速度上明顯較快(幾秒vs. HH-XRF所需的30-60秒)。對於較重的合金如超級合金、銅合金(鋁和鈹銅除外)、焊料、鉛合金或貴金屬等，HH-XRF比HH-LIBS擁有更好的靈敏度和準確性。

 

因此，如果您的主要應用是測量鎂、鋁、鈦合金，或含有大量鈹、鋁或矽的紅色金屬，選擇HH-LIBS作為分析工具是較合適，若主要應用是不鏽鋼、高溫合金或其他重金屬等測量，最佳的工具是選擇HH-XRF，多數情況下這兩種儀器都能測量大部分合金，然而在速度、準確和精確度上則各有其優缺點，建議您瞭解與評估樣本的所有特異性，才能依照分析要求選擇最適合的測量工具。

 

 

reference

《Handheld XRF, OES, and Portable LIBS Analyzers— Which One Is Best for Your Needs?》

《HH-XRF and HH-LIBS for alloy analysis》Author: John I.H. Patterson, Ph.D.