废料场 – 将手持式光谱仪物尽其用

 

对于手持式合金分析仪而言,废料场是最具挑战性的环境之一。

冲击、跌落、振动、雨水、灰尘、尖锐物等均是日常广泛存在的风险因素。通过采取一定的预防措施、进行适当的培训和掌握一定的常识,可避免许多事故,但事故仍然会发生。

现代化的手持式仪器能够在恶劣的室外环境下正常工作,并能够在一定程度上耐受比较粗暴的使用方式。

日立分析仪器的产品经理Mikko Järvikivi将介绍高精度实验室仪器如何转换成坚固耐用的手持式工具,以及当今技术的局限性。

分析仪的前端 - 致命弱点

几乎所有长时间使用手持X射线荧光(XRF)仪器的人都已经痛苦地意识到了仪器前端的敏感性,更具体地说,是脆弱的X射线探测器。检测器刺穿是代价高昂的事故,每个人都希望尽可能避免。

为了确保最佳性能并检测甚至最轻的元素,例如镁,铝,硅,硫和磷,检测器必须放置在非常靠近测量窗口的位置。窗口还必须用最薄的材料制成,以确保信号到达检测器时不会衰减。这种组合使XRF分析仪的前端非常敏感,而探测器的刺穿是意外损坏仪器的最常见原因。

在过去的几年中,业界已经开发出了防止检测器刺穿的方法。解决方案通常是保护测量窗口或检测器本身的另一种类型的屏蔽。防护罩为现场操作提供了额外的安全保护,但是有一个缺点需要考虑。

当在检测器和被测样品之间的路径中放置任何东西时,总是会在一定程度上损害分析性能。这是基本XRF物理设置的限制。通常,使用防护罩意味着稍长的测量时间和更高的轻元素检测极限。例如,如果您需要监视不锈钢中的磷含量或根据镁和硅的含量选择接近的铝级,则通常不可能使用屏蔽,并且在选择仪器时必须考虑到这一点。

手持式激光诱导击穿光谱(LIBS)分析仪使用完全不同的技术,因此对车削等尖锐物体不敏感。LIBS分析仪中的测量光学器件受到蓝宝石玻璃的保护,而蓝宝石玻璃是当今已知的最坚硬的材料之一。有些测量窗口甚至是凹进的,这意味着玻璃本身不会与样品接触。用户唯一需要记住的是保持测量窗口清洁以确保最佳性能。

跌落仪器 - 总是不明智之举

坠落标有六位数价格标签的精密仪器不是好事。如今,许多仪器都符合MIL-STD-810G标准,但是这实际上意味着什么?对于仪器的意外掉落,它提供什么样的保护?

MIL标准由美国军方制定,其中包括一系列在实验室模拟的坚固性测试,但其不会在实际环境中进行测试。MIL-STD-810G标准包括几个子测试项目,例如跌落测试、待测仪器表面的真菌生长测试等。仔细查看仪器的技术规格时会发现,针对手持式分析仪进行的测试主要涉及跌落、冲击、振动和运输方面。同样值得检查的是,测试是否按照规范进行,或者是否有例外情况,如将仪器从低于规定的高度跌落。

为了通过MIL-STD-810G跌落测试,需要在4英尺(122cm)的高度下,按照不同的角度将仪器跌落至2英寸(5cm)厚的胶合板平台达26次。最多可使用五台不同设备进行上述测试,换言之,不必使用同一台设备合格完成26次跌落。手持式分析仪的最新设计研发可使其在不损坏关键部件或内部电子设备的情况下通过此项测试。

但需要着重注意的是,通过军方的标准试验通常不被视为保修声明。换言之,用户不慎将仪器跌落造成的后果不在产品保修范围之内。仪器通常配有震动传感器,在维修期间可显示仪器是否跌落。此外,仪器跌落在沥青或混凝土等坚硬表面与模拟跌落在胶合板上的情形完全不同。因此,即使如今的仪器比过去坚固得多,也需要始终保持腕带或挂绳的连接。

水和灰尘 - 问题不大

水、灰尘、油和切削液等在废料场内随处可见。幸好如今的仪器已经能够耐受此类环境条件。多数仪器均被归入IP54(欧洲)或NEMA 3(美国)标准等级,具有防水和防尘功能。部分防护等级较高的仪器甚至可耐受进水,但同时其分析能力也会受到限制,因为需要使用较厚的薄膜保护仪器前端,从而造成其无法检测轻元素。

因此,即使在小雨和多尘的环境中,只要定期清洁,并且频繁监测测量窗口的清洁度,多数手持式分析仪均可正常使用。请勿在大雨中使用分析仪,也不得将仪器的任何部分浸没在水中。

在潮湿多尘的环境中,样品表面会面临更大的挑战,因为水和颗粒总是会在一定程度上影响分析性能。因此,建议在进行测量之前,始终保持样品表面干燥和清洁。这一点至关重要,尤其在操作比XRF光谱仪对样品表面条件更敏感的手持式LIBS光谱仪时亦如此。

最重要的因素

手持式分析仪的最新设计研发使得在最恶劣的环境下仍可保证其正常工作。但是,从物理角度而言,依然存在无法克服的局限性,制造一台坚不可摧的仪器仍然是一项挑战。

按照说明书谨慎使用仪器仍然是确保长时间无故障运行仪器的最佳方式。然而,如果发生不可避免的事故,即使现有的仪器不被送往维修站,其正常使用的几率仍然较高。

日立会为您提供保修服务

如果用户因不可避免的事故需将仪器送至维修站,日立将会提供维修包,以确保仪器的正常运行及最短的停机时间。或者,用户可选择日立的延长保修期服务,不仅能使用户完全安心,同时确保用户能最大限度地提高机器的正常运行时间、生产率、性能和盈利能力。

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日期: 29 October 2020

作者: Mikko Jarvikivi, LIBS Product Manager

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