Круглосуточно

бесплатный звонок по России

8(800) 500-13-19

Принципы лазерной спектроскопии и её практические преимущества

Во время приемки лома чёрных и цветных металлов следует установить его химическую структуру и марку сплава, для этого используются приборы термографии и монтажа. Однако это будет малоэффективно без лазерных спектрометров.

Химический состав лома с не выявленными химическими элементами может быть выявлен в результате кратковременного воздействия на образец концентрированного энергетического импульса. Источником такого импульса могут быть:

  • Открытое пламя(пламенная спектроскопия);
  • Повышенные температуры(термографическая спектроскопия);
  • Оптическое излучение(рентгенографические и лазерные приборы).

Стационарные и мобильные лазерные спектрометры возбуждают электроны в определённом оптическом диапазоне. Порядок определения химических элементов с помощью лазерного спектрометра заключается в следующем:

  • Лазерный генератор воздействует на определённый участок образца;
  • В результате неравномерного поглощения энергии различными атомами формируется спектр излучения из линий различной интенсивности и толщины, регистрируемый фотоэлементными пластинами;
  • Первичный сигнал подаётся на умножитель, где усиливается;
  • Результат выводится на монитор компьютера (для стационарных установок), либо на дисплей портативного устройства.

Из оптических эмиссионных спектрометров отечественного производства, которые применяются на крупных предприятиях по ломопереработке, следует отметить установку МСА-5.Преимуществами стационарных установок вообще, и МСА-5, в частности, являются:

  1. Независимость результатов от напряжения питания батарей, поскольку стационарные спектрометры имеют стабилизирующий источник питания.
  2. Возможность проведения анализа при комфортных внешних условиях (постоянная температура, влажность, отсутствие производственных вибраций).
  3. Адаптивное программное обеспечение, которое может обновляться в зависимости от поставленных требований и задач.
  4. Надёжный уровень сервисного обслуживания, который гарантируется при подписании договоров на поставку указанного оборудования.

В состав лазерного спектрометра МСА-5 входят:

  1. оптический блок  с мощным осветителем;
  2. температурный стабилизатор;
  3. аргоносодержащая разрядная камера;
  4. искровой генератор импульса, а также считывающая/регистрирующая система.

Точность определения химического элемента в установке МСА-5 характеризуется допустимой величиной дрейфа показаний фактического спектра излучения, который не превышает 0,8-1.2 нм/мм. Разрешающая точность монитора установки составляет 3,46 Мп, что позволяет выполнять качественную оценку даже слабых спектральных линий, это соответствует примерно 0,005% состава определяемого химического элемента в образце. МСА-5 достаточно компактен, и может функционировать при разбросе питающего напряжения 210-245 В.

Из линейки лазерных спектрометров наиболее универсальным считается Sciaps Laser Z300, состоящий из следующих частей:

  1. Портативного генератора лазерного импульса.
  2. Электронного умножителя сигнала.
  3. Цифрового преобразователя.
  4. Управляющих кнопок.
  5. Считывающего экрана.
  6. Питающей батареи.

Sciaps Laser Z300 оснащён специальным разъёмом, при помощи которого может подключаться к стационарной спектрометрической установке.

Преимущества мобильных спектрометров кроется в следующем:

  • Исследуемый образец не нуждается в предварительной очистке поверхности;
  • Возможно применение прибора в труднодоступных местах;
  • Растрированный 2D-лазер может быстро просканировать достаточно большую поверхность образца;
  • Имеется функция быстрого перемещения лазерного пучка на смежную поверхность.

Ограничением портативных лазерных спектрометров считается меньшая в сравнении со стационарной техникой точность определения требуемых параметров, и зависимость работы прибора от уровня заряда питающей батареи.

Новые технологии

В последние годы, технология лазерной индуцированной пробойной спектроскопии (LIBS) все более заинтересована в этом применении. Инновационная портативная серия LIBZ от SciAps предлагает ряд преимуществ для анализа металлолома.

Поскольку LIBS использует безопасный для глаз лазер вместо рентгеновских лучей, требования безопасности и правила гораздо менее строгие. LIBS способен изучать алюминиевые сплавы, красные металлы и большинство материалов, которые обрабатывают процессоры с высокой скоростью — всего несколько секунд на анализ. Это преимущество особенно заметно при использовании более легких элементов, таких как Mg, Al, Si, Be, Ca, B и Li.

Сортировка лома: Z-100

Для применения в области переработки металлов Sciaps Z-100 является идеальным инструментом. Анализатор, основанный на технологии LIBS, способен к очень высокоскоростному анализу элементов с низким атомным номером, которые измеряются либо очень медленно, либо вообще не могут быть измерены с помощью карманного XRF. Он отличается отличной скоростью и анализом для нержавеющей стали, никелевых сплавов и других высокотемпературных сплавов.

На медных и алюминиевых сплавах подвижной OES Z-100 обеспечивает высокую производительность с сопоставимой способностью переносить высокотемпературный сплав к ручным XRF. Вес Z-100 составляет всего 1,8 кг, размером с силовую дрель и легче, чем мобильные системы OES.

Технология LIBS

Метод LIBS включает в себя нацеливание лазера на образец, мгновенное нагревание его и создание электронной плазмы. Охлаждение плазмы примерно через 1 мкс приводит к тому, что электроны возвращаются к атомам, составляющим образец, и в процессе испускания света в диапазоне дискретных длин волн. Длины волн разрешаются спектрометром, а присутствующие элементы и их концентрации определяются процессором.

Поскольку LIBS является оптическим методом, а измеренный свет находится в NIR, видимой и УФ-области, он может анализировать многие другие элементы по сравнению с портативными XRF. Портативный XRF не способен измерять более низкие элементы атомного номера от водорода до натрия. С LIBS возможен анализ этих более легких элементов, а пределы обнаружения для Mg, Si и Al также значительно ниже.

Повышенная безопасность и надежность

Лазер, используемый SciAps LIBZ, безопасен для глаз, и радиационных рисков нет. Лазер одобрен в соответствии с классом 1M — так же, как лазерная указка. Это значительно снижает риски для здоровья и безопасности в работе по сравнению с устройствами на основе рентгеновских лучей, а также сокращает время, затрачиваемое на соблюдение нормативных требований и обучение операторов.

Операторы могут держать ручки или другие небольшие образцы непосредственно перед анализатором вручную — это устраняет необходимость в дополнительном оборудовании, таком как экранирование или держатели образцов, и повышает производительность.

В анализаторах LIBZ имеется толстое кварцевое окно позади передней апертуры, поэтому не могут быть пронизанной стружками или обрезками. Это устраняет риск повреждения извещателя, который существует при анализе этого типа образца с помощью XRF и не влияет на передачу света на спектрометр на задней панели устройства.

Вывод

Лазерная спектроскопия широко использовалась в течение более двух десятилетий в качестве лабораторной и настольной техники. SciAps успешно преуспела в миниатюризации технологии LIBS, используя свой многолетний опыт, технический опыт и приверженность обслуживанию своих клиентов. Полученный в результате инструмент Z-100 представляет собой компактный, надежный и удобный анализатор с несколькими преимуществами по сравнению с существующими доминирующими технологиями для анализа и сортировки металлолома.

Закажите звонок
Хотите, мы Вам перезвоним?
ОК