Сравнение методов ИСП-ОЭС, ОЭС-Искра и РФА в части различий при измерении материалов

Основные параметры для сравнения

Характеристика	ОЭС-ИСП	ОЭС-Искра	РФА
Состояние пробы	Жидкая	Твёрдая	Любая (твёрдая, порошок, жидкость)
Подготовка пробы	Требуется	Минимальная (зачистка)	Минимальная
Чувствительность	Высокая (доли ppb)	Ppb-ppm	Средняя (ppm)
Элементы	Металлы, неметаллы	Металлы	Металлы, неметаллы
Скорость анализа	Высокая	Очень высокая	Высокая
Стоимость оборудования	Высокая	Средняя	Средняя
Разрушаемость	Разрушающий	Разрушающий	Неразрушающий
Мобильность	нет	да	да

Метод	Чувствительность (ppm)	Стоимость оборудования ($)	Скорость анализа (образцов/час)
ИСП ОЭС	0.001–0.1	100,000–200,000	10–20
Искровой ОЭС	0.1–10	50,000–100,000	50–100
РФА	1–100	30,000–900,000	20–50

Оптико-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой 

В основе метода лежит процесс возбуждения атомов в потоке инертного газа аргона, нагретого до 10 000 К. Такая среда характеризуется большой плотностью заряженных частиц, что делает её отличным источником энергии для возбуждения атомов и ионов проб. 

При возвращении в нормальное состояние атомы излучают свет на определённых длинах волн. Эти длины волн специфичны для каждого элемента. Детектор фиксирует спектр излучения, а программное обеспечение определяет, какие элементы присутствуют в пробе и в каком количестве.

Преимущества и недостатки оптико-эмиссионного метода спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой

Преимущества:

Недостатки:

Сферы применения ОЭС-ИСП метода анализа

Метод применяется при следующих задачах:

Рекомендуемое оборудование для оптико-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ОЭС-ИСП или ИСП-ОЭС)

Рекомендуется следующее оборудование:

Оптико-эмиссионный метод с искровым возбуждением

Искровые оптико-эмиссионные спектрометры — высокоточные аналитические устройства, разработанные для быстрого и надежного анализа элементного состава металлов и сплавов.

Работа этих приборов основывается на создании электрических искр высокого напряжения, которые способны нагревать исследуемый образец до температур в диапазоне 6000–10000 К.

Принцип работы метода ОЭС-Искра

Для возбуждения атомов в пробе используется электрическая искра. Метод работает с твёрдыми образцами, чаще всего с металлами и сплавами. Искра локально нагревает поверхность материала, образуется плазма, и атомы переходят в возбуждённое состояние. Как и в случае с ОЭС-ИСП, атомы излучают свет, который анализируется спектрометром.

Основные недостатки и преимущества метода ОЭС-Искра

Преимущества:

 Недостатки:

Сферы применения ОЭС-Искра

Метод применяется в следующих производственных процессах:

Рекомендуемое оборудование для оптико-эмиссионного метода с искровым возбуждением (ОЭС-Искра)

• MOSS — это младший в линейке оптико-эмиссионный спектрометр. Данная модель отличается компактностью и невысокой стоимостью. Это начальная модель, которая хорошо подойдёт для лабораторий, которые делают сортировку сталей и сплавов на соответствие марке материала по ГОСТ.

• Metavision 1008i3-VX — это премиум-спектрометр, на который может быть установлено до 10 различных основ. Эта модель позволяет анализировать химический состав с высокой точностью не только с целью сортировки сталей и сплавов, но и для контроля продукции на соответствие сертификатам или контроля плавки на небольших металлургических предприятиях. Такие спектрометры оснащены самыми передовыми технологиями, например, большим фокусным расстоянием оптики, термостабилизацией оптической камеры с помощью холодильника на основе элементов Пельтье, высокочувствительными CMOS детекторами и многим другим.

• Metavision 10008X — флагманский продукт с самым большим фокусным расстоянием оптики на рынке в 750 мм. Оборудование обладает наилучшими характеристиками в своем сегменте, высокой точностью и сочетает в себе применение всех возможных современных технологий построения конструкции спектрометра. Прибор хорошо подойдет крупным предприятиям для высокоточного измерения химического состава, например, по ходу плавки или контролю готовой продукции.  Спектрометр также может быть оснащен уникальными опциями для расширения аналитических возможностей ОЭС метода, например, для решения таких специфических задач, как анализ неметаллических включений или алюминия кислоторастворимого.

Рентгенофлуоресцентный метод 

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) — физический метод определения элементного состава вещества по вторичным (флуоресцентным) рентгеновским спектрам. 

Метод основан на сборе и последующем анализе спектра, возникающего при облучении исследуемого материала рентгеновским излучением.

Принцип работы рентгенофлуоресцентного метода анализа

Проба облучается рентгеновскими лучами, что вызывает выбивание электронов из атомов. Освободившиеся места занимают другие электроны, выделяя энергию в виде рентгеновского излучения. Это излучение имеет строго определённую длину волны для каждого элемента. Анализируя его, можно определить состав пробы.

Преимущества и недостатки рентгенофлуоресцентного метода анализа

Преимущества:

Недостатки:

Сферы применения рентгенофлуоресцентного метода

Метод применяется при следующих задачах:

Рекомендуемое оборудование для рентгенофлуоресцентного метода анализа (РФА)

Рекомендуется следующее оборудование:

• Портативные спектрометры предназначены для измерения химического состава металлов в полевых условиях. Портативные анализаторы металлов удобны в эксплуатации за счет малого веса, встроенного аккумулятора и приспособленности к различным условиям окружающей среды. Обладают высокой скоростью измерения и в основном используются для контроля качества и оперативной диагностики материалов. Точность данных приборов ниже, в сравнении со стационарными спектрометрами.

• Рентгенофлуоресцентные толщиномеры – это специализированные высокоточные анализаторы толщин гальванических покрытий на металлах и платах. РФА анализаторы толщин отлично подходят для гальванических цехов, обеспечивая быстрые и стабильные результаты измерения толщины покрытия или состава электролитов.

• Энергодисперсионные рентгенофлуоресцентные спектрометры предназначены для измерения химического состава самых различных порошковых проб. Например, геологических проб, аддитивных материалов или типовых задач по измерению ферросплавов, руд и т.д.

• Волнодисперсионные рентгенофлуоресцентные спектрометры — это высокотехнологические спектрометры, которые используются в крупных заводских спектральных лабораториях для измерения химического состава материалов с точностью, сравнимой с методами мокрой химии, но с высокой производительностью. Такие спектрометры способны выполнять анализ сотен проб в смену.

Итог:

• Если нужен максимально чувствительный анализ с широким охватом элементов, выбираем ОЭС-ИСП.
• Если нужно быстро и напрямую анализировать металлы и сплавы, подойдёт ОЭС-искра.
• Для простого и неразрушающего анализа твёрдых материалов, особенно в промышленных условиях, отлично работает РФА.

Каждый метод полезен для своих задач, поэтому выбор зависит от того, что именно нужно анализировать!

Если после прочтения статьи у вас остались вопросы по применению оборудования в том или ином методе анализа, вы можете заполнить форму обратной связи по ссылке, и наши специалисты окажут консультационную помощь.