Trong suốt nhiều năm, các nhà chế tạo kim loại luôn phải tiến hành các thử nghiệm tốn kém để xác minh khả năng tương thích của vật liệu gia công. Tuy nhiên ngày nay, những tiến bộ trong công nghệ phân tích nguyên tố đã giúp doanh nghiệp tiết kiệm rất nhiều thời gian và tiền bạc cho công đoạn này. Dưới đây là một số ví dụ:

Máy phân tích XRF và LIBS

Gần đây, máy phân tích XRF và LIBS đang ngày càng trở nên dễ sử dụng và dễ sử dụng đến mức chúng có thể được sử dụng để nhận dạng nguyên tố nhanh chóng, đáng tin cậy và xác minh vật liệu trong hầu hết mọi địa điểm, môi trường hiện trường hoặc điều kiện thời tiết.

XRF, LIBS và OES hoạt động như thế nào?

XRF là một kỹ thuật phân tích không phá hủy được sử dụng để xác định thành phần nguyên tố của vật liệu. Trong quá trình XRF, một mẫu được chiếu xạ bằng tia X năng lượng cao được tạo ra bởi máy phân tích XRF. Điều này khiến các nguyên tử trong mẫu phát ra tia X thứ cấp (hoặc huỳnh quang), có thể được phát hiện và xử lý để xác định nguyên tố nào có mặt. Mỗi tia X huỳnh quang là duy nhất cho thành phần nguyên tố của mẫu, làm cho nó trở thành một công cụ tuyệt vời để định lượng và phân tích định lượng.

Máy phân tích XRF cầm tay

LIBS là một kỹ thuật phân tích khác được sử dụng để xác định thành phần hóa học nguyên tố. Máy phân tích LIBS hoạt động bằng cách sử dụng tia laser tập trung cao để mài mòn bề mặt của mẫu. Một plasma được hình thành bao gồm các nguyên tử và ion bị kích thích điện tử. Khi các nguyên tử này phân rã trở lại trạng thái cơ bản của chúng, chúng phát ra các bước sóng ánh sáng đặc trưng, ​​hoặc “các dấu vân tay độc đáo”. Tương tự như XRF, LIBS là một công cụ tuyệt vời để thực hiện phân tích định lượng và định tính.

OES là kỹ thuật thứ ba được sử dụng để thu được hóa học nguyên tố. Nó tương tự như LIBS, nhưng thay vào đó sử dụng một xung điện cao áp để kích thích các nguyên tử. Mỗi nguyên tử trong phóng điện hồ quang/tia lửa hình thành ở bề mặt mẫu phát ra các vạch cụ thể được phát hiện có chọn lọc bằng máy quang phổ quang học trong thiết bị OES. Các đặc tính của các dòng này được sử dụng để xác định thành phần hóa học của mẫu được thử.

Một số tình năng cần được cân nhắc

Phạm vi phân tích

Máy XRF và LIBS cầm tay hiện nay trở khá phổ biến do những ưu điểm nổi bật của chúng. Trong khi XRF có thể phát hiện magie thông qua uranium thì máy trang bị LIBS có thể phát hiện các nguyên tố đa dạng hơn, như carbon, nhôm, silicon, titan, vanadi, crom, mangan, sắt... Máy phân tích OES, ngược lại, khá phụ thuộc vào vật liệu được thử nghiệm và loại máy được sử dụng, do đó ít phổ biến hơn. Tuy nhiên, phạm vi phân tích phổ biến có thể bao gồm từ carbon đến vonfram.

Tính di động

Máy phân tích XRF và LIBS cầm tay được ưa chuộng do thiết kế nhỏ gọn (dưới 3kg) và có thể sử dụng trực tiếp trên dây chuyền sản xuất. Các loại máy này đặc biệt hữu dụng khi cần tiếp cận các chật hẹp.

Thời gian

Thông thường, máy phân tích XRF và LIBS cầm tay tiên tiến nhất cho ra kết quả trong vòng 10 giây, so với 15 giây với máy OES di động. Tuy vậy, LIBS và OES di động cần một số bước bổ sung trước khi phân tích, bao gồm chuẩn bị mẫu và quy trình thiết lập để phân tích được tối ưu.

Bề mặt mẫu

XRF cầm tay là phương pháp không phá hủy còn LIBS và OES di động được coi là phá hủy tối thiểu. Lý do là khi sử dụng LIBS và OES, mẫu chuẩn bị cần được mài để loại bỏ tạp chất bề mặt và tia laser/điện sử dựng trong quá trình vận hành sẽ tạo ra một vết cháy nhỏ trên bề mặt mẫu.

Ưu điểm của công nghệ LIBS trong phát hiện carbon

LIBS là một kỹ thuật phân tích lâu đời được sử dụng để xác minh vật liệu nhưng chỉ gần đây mới được ứng dụng trong bẻ khóa mã. Ứng dụng này rất hữu ích cho các hoạt động kiểm soát chất lượng, chế tạo kim loại, hóa dầu và tái chế phế liệu.

Hướng đi của công nghệ phân tích nguyên tố?

Trong tương lai, việc lựa chọn các loại máy phân tích ​​sẽ mở rộng hơn nữa khi các nhà nghiên cứu và kỹ sư tiếp tục thu nhỏ công nghệ để có thể kết hợp trực tiếp vào quy trình sản xuất, hoặc trong phát triển thiết bị không người lái.

Đối với các nhà sản xuất công nghệ phân tích nguyên tố, chìa khóa nằm ở những thay đổi trong nhu cầu và sở thích của thị trường. Điều cực kỳ quan trọng là các nhà sản xuất hợp tác chặt chẽ với các nhà chế tạo kim loại và nhân viên kiểm soát chất lượng để cung cấp giá trị tối đa.

Hương Giang (Theo NSCL)