Анализатор металлов и сплавов. цена и методики работ

Описание работы портативного рентгеновского анализатора

Рентгеновские анализаторы химического состава состоят из флюоресцирующей рентгеновской трубки, детектора, регистрирующего устройства и блока управления. Детекторы адаптированы под твердотельный режим функционирования, в связи с чем очень удобны для использования на крупных пунктах приёма лома чёрных и цветных металлов.

Портативный рентгеновский спектрометр металлов

Технологические возможности рентгеновских анализаторов:

Метод определения – многокомпонентный (одновременно устанавливается процентное содержание нескольких химических элементов);

Радиоизотопные источники – отсутствуют;

Количество одновременно определяемых параметров – до 33 (независимо от атомной массы элемента);

Вид исходного образца для анализа – любой, в том числе шлако- и пылеобразные фракции до 50 мкм (может быть использовано для определения редких и редкоземельных элементов в отходах производства, стружке и пр.);

Визуализация результатов исследования – цветной дисплей и регистрация в базовый файл специального компьютера (возможно и подключение к обычному компьютеру через разъём USB).

Такие характеристики позволяют применять анализаторы при определении сорта металла, идентификации марки цветного сплава, технологическом контроле в процессе плавки металлов и т.д.

Рентгеновские анализаторы работают достаточно быстро, поскольку не нуждаются в предварительной настройке прибора. Калибровка выполнятся только при решении специальных задач исследовательского характера.

Важные причины для выбора GoldXpert:

GoldXpert очень компактный, занимает минимум рабочей поверхности.
Привлекательный дизайн, подходящий для демонстрационного зала.
Простота использования — результаты анализа состава и чистоты в каратах при одном нажатии кнопки .
Точный химический анализ и определение пробы за секунды .
Быстрое и легкое создание отчетов и сертификатов о результатах (с опционным программным обеспечением для ПК).
Испытательная камера с обзорным окном и внутренней подсветкой позволяет постоянно видеть образец во время теста, что важно для уверенности клиента в безопасности.
Аккумуляторная батарея позволяет проводить анализ в любом месте , к примеру, можно брать с собой GoldXpert при посещении клиентов или поставщиков.
GoldXpert можно подключить к компьютерной сети для доступа к результатам анализа нескольких экспертов.
Анализатор представляет безопасную систему с лучом закрытого типа , он прост в освоении и обычно требуется минимум обучения.
Мощная 4 Вт рентгеновская трубка обеспечивает надежные и точные аналитические характеристики.
Автоматическая коррекция на форму и размер образца.
Большой объем памяти для хранения и архивирования результатов анализа.
Встроенная фотокамера и коллимация пятна для фокусируемого анализа и архивации изображения образцов.
Полностью неразрушающий тестовый метод .

Принцип работы анализатора состава металла

Первым появился анализатор металлов и сплавов, который действовал на основе рентгеновской флуоресцентной спектрометрии. В дальнейшем появились устройства, которые использовали лазерно-индуцированную спектрометрию.

Несмотря на это до сих ежегодно по всему миру продается более 5000 рентгеновских анализаторов для сортировки металлолома и положительной идентификации материалов. Лазерные устройства могут применяться как отдельно, так и дополнять приборы РФА при анализе сплавов. Особенно эти анализаторы нужны при работе со сплавами с низким атомным номером или легкими элементами, такими как бериллий, литий, магний, алюминий и кремний.

Рентгенофлуоресцентный анализатор металлов

Спектральный анализатор металлов или РФА характеризуется высокой точностью определения их состава.

Принцип действия этих устройств основан на энергодисперсионном методе, при котором излучение, создаваемое миниатюрной рентгеновской трубкой, попадает на поверхность образца и вызывает ионизацию внутренней оболочки атомов, составляющих образец. Получающиеся пустоты во внутренней оболочке атома заполнены электронами из более высоких оболочек, и, таким образом, фотоны, специфичные для элемента, испускаются и обнаруживаются с помощью кремниевого детектора.

РФА может работать одновременно для определения элементов от титана до свинца в течение нескольких секунд. Когда необходимо, второе условие луча используется для определения легких элементов, что приводит к более длительным измерениям, обычно от 10 до 60 секунд.

Лазерные анализаторы металлов

ЛАМ используют метод оптической эмиссионной спектрометрии, но, в отличие от искровой оптической эмиссионной спектрометрии, это излучение следует за генерацией плазмы, индуцированной лазером. Лазерный импульс попадает на поверхность образца и удаляет количество материала в диапазоне 1 нанограмм, генерирует плазменный шлейф (частично ионизированный газ) в диапазоне температур от 5 до 20 тысяч Кельвин (К). Энергия лазера мала, но она фокусируется на микроскопической точке в образце для генерации плазмы.

В типичных портативных системах лазерных анализаторах дисперсионная мощность спектрометра часто ограничена его размером, поэтому их возможности требуется дополнить другими устройствами. Для охвата всего спектрального диапазона от 180 до 800 нанометров (нм) может потребоваться несколько спектрометров. Кроме того, длины волн менее 200 нм (например, углерод, 193,09 нм или сера, 180,73 нм) сильно поглощаются воздухом и требуют продувки аргоном оптического пути.

С помощью ЛАМ можно обнаружить практически любой элемент, обычно содержащийся в металлах. Особенности этих анализаторов:

1. Очень высокая чувствительность к щелочным (литий, натрий и т. Д.) и щелочноземельным металлам (бериллий, магний и т. д.);
2. Хорошая чувствительность к переходным металлам, за исключением огнеупорных элементов (таких как ниобий, молибден, вольфрам или тантал), их трудно определить;
3. Чувствительность к углероду, фосфору и сере обычно недостаточна для анализа этих элементов в сплавах.

Несмотря на внедрение передовых лазерных технологий, для более тяжелых сплавов, таких как супер сплавы, медные сплавы (кроме алюминия и бериллиевой бронзы), припои, свинцовые сплавы или сплавы драгоценных металлов, РФА обеспечивает лучшую чувствительность и точность анализа, чем лазерные устройства. Поэтому, как анализатор драгоценных металлов он подходит лучше.

Кроме того, измерение элементов в отходах может быть затруднено для ЛАМ. Например, обнаружение свинца и олова в сплавах из нержавеющей стали при невысокой концентрации будет затруднено при использовании лазерных анализаторов.

Основные производители

1. Olympus Corporation.
2. FPI (Focused Photonics Inc).
3. Bruker.

Olympus Corporation

Японская компания, известная своими товарами в области оптики и фототехники. Ее анализаторы металлов пользуются популярностью, так как считаются по-японски надежными и находятся в среднем ценовом сегменте.

Компания вкладывает деньги в научно-технические разработки и усовершенствование программного обеспечения. Для портативных анализаторов создана технология Delta X-act Count, благодаря которой уменьшились скорость и пределы обнаружения.

FPI (Focused Photonics Inc)

Китайская компания, которую основали выпускники американских престижных ВУЗов. Считается одним из лидеров по производству всяческих систем для контроля за экологией окружающей среды. Их анализаторы металла также пользуются спросом.

Портативный анализатор металлов FPI несколько дешевле, чем у основных конкурентов.

Bruker

Немецкая компания, основанная более 50 лет назад. Производство, лаборатории и представительства находятся в 90 странах. Состоит из четырех подразделений, которые занимаются разными направлениями. Разработкой и производством систем анализа металлов занимается Bruker AXS и Bruker Daltonics.

Считаются качественными и довольно распространены на рынке России благодаря хорошей работе представительств.

Искать их надо в зависимости от вашего местонахождения.

Лазерные анализаторы химического состава металлов и сплавов

Видео на английском — тест лазерного анализатора Sciaps Laser-Z300

Данные приборы появились сравнительно недавно. Они используют принцип глубинного сканирования образца, используя квантовое  лазерное излучение. Поскольку спектр излучения лазера может быть настроен значительно более тонко, чем спектр рентгеновского излучения, то подобного типа анализаторы имеют ряд эксплуатационных преимуществ:

Существенно возрастает количество определяемых химических элементов (до 90, в связи с чем такие установки рекомендуется использовать для определения химического состава сложных многокомпонентных сплавов);

Повышается точность фиксирования того или иного химического элемента, что позволяет идентифицировать сплав даже с процентным содержанием элемента менее 0,0005%;

Прибор пригоден для количественного определении я радиоактивного компонента, что особенно важно для радиационной безопасности оборудования и работающих. Отсекается возможность поступления лома, «грязного» в радиоактивном отношении;

Приборы лазерного типа потребляют значительно меньше энергии, что позволяет длительное время применять их без подзарядки аккумуляторов;

Приборы лазерного типа потребляют значительно меньше энергии, что позволяет длительное время применять их без подзарядки аккумуляторов;

Поскольку скорость лазерного сканирования весьма велика, то процесс выяснения химического состава даже многокомпонентного сплава  занимает доли секунды.

Отображение результатов лазерного анализатора на экране смартфона Android

Результат работы лазерного анализатора  может выводиться на экран монитора, а может  фиксироваться встроенной видеокамерой или выводиться через специальное приложение на экран смартфона.

Виды и принципы работы анализаторов

Анализатор — сложный высокотехнологичный прибор, который требует серьезных материальных вложений. Любителей сделать все своими руками придется разочаровать: данных о такой возможности не нашлось.

Существует два вида этих устройств:

• лазерный, использующий оптическую эмиссию;
• рентгеновский, получающий информацию об объекте с помощью рентгеновских лучей.

Исходя из этого принципа работы, анализаторы делятся на:

1. Оптико-эмиссионные.
2. Рентгенофлуоресцентные.

Оптико-эмиссионные

При исследовании:

• конструкций,
• деталей,
• заготовок,
• слитков и прочего

применяют метод как искрового анализа, так и воздухо-дугового. Возможно также сочетание сразу двух методов. При искровом, правда, необходимо незначительное испарение металла или сплава.

Аргон или воздух является рабочей средой оптико-эмиссионных анализаторов металлов и сплавов. Чтобы поменять режим работы прибора, достаточно заменить на датчике насадку. Химический состав металла распознают по излучению и регистрируются оптическим спектрометром.

Анализ сплавов проводят в нескольких режимах:

• «марочник» определяет марку металла при помощи таблицы;
• «отпечаток пальца» – эталонный спектр сравнивается со спектром сплава;
• режим «да–нет» определяет заданный параметр или заданную марку металла.

Эти приборы имеют большие возможности для работы со следующими сплавами:

• ферритовыми;
• неферритовыми;
• инструментальными;
• низколегированными;
• нержавеющей сталью;
• алюминиевыми;
• титановыми;
• на основе никеля, кобальта, цинка и меди;
• многими другими.

Оптико-эмиссионные анализаторы оснащены насадками разных форм и размеров, которые применяются для работы в труднодоступных местах.

Рентгенофлуоресцентные

Светочувствительные элементы анализатора определяют до 45 химических элементов. Такие анализаторы работают быстро и контроль также проводится без разрушения объекта исследования.

Вес и габариты их небольшие, а корпус пылевлагонепроницаемый, что облегчает работу с прибором. Программное обеспечение анализатора позволяет выполнять следующие действия:

• устанавливать эталоны пользователя;
• задавать параметры;
• подключать принтер и распечатывать полученные данные.

Рентгенофлуоресцентные анализаторы (спектрометры) распространяются все шире благодаря:

• компактности;
• невысокой цене;
• простоте использования.

Такие анализаторы не «видят» элементы, у которых атомный номер ниже 11. Аппарат не регистрирует «легкие элементы», которые расположены в первых двух строчках таблицы Менделеева.

Это касается и углерода, что делает невозможным применение анализатора для проверки количества углерода в чугунах и сталях.

Плюсы и минусы

Названные выше типы анализаторов обладают немного различными качествами и имеют как плюсы, так и минусы. Чтобы проще было разобраться в их достоинствах и недостатках, мы составили списки, куда включили все важные качества.

Оптико-эмиссионные

Вот основные достоинства и недостатки этих устройств:

обнаруживают даже незначительные примеси в металлах

Необходимая функция для проверки чермета, где в сплаве важно количество фосфора, углерода и серы;
благодаря высокой точности, подходят для проведения сертификационного анализа;
аппарат продают с уже загруженными в него аналитическими программами (калибровками). Это осложняет анализ сплава неизвестного происхождения, ведь прибор опознает только известный ему сплав;
обязательно надо провести подготовку пробы — образец затачивают на шлифовальном круге или обрабатывают напильником

Это делают чтобы снять верхний загрязненный слой.

Рентгенофлуоресцентные

Вот основные достоинства и недостатки:

• менее точны, но, для работы с ломом и сортировочных задач их способностей хватает;
• этот метод анализа можно назвать универсальным – прибор обнаружит все элементы, которые находятся в его диапазоне чувствительности, в том числе, и тяжелые;
• поверхность анализируемого объекта можно не обрабатывать с особой тщательностью, с него достаточно удалить краску или ржавчину.

Популярные модели портативных анализаторов

В зависимости от стоящих перед приборов задач и планируемых условий производства исследований, на розничном рынке можно приобрести одну из моделей устройств для тестирования.

X-MET 7500

Устройство от отечественных производителей. Работает на рентгенофлуоресцентном принципе, выполнен в форм-факторе компактного ручного прибора.

К особенностям модели относятся:

1. работа с широким спектром образцов сталей, в том числе – специальных, ферросплавов;

2. может оперировать с проволокой, стружкой, порошками;

3. позволяет исследовать сварные швы;

4. работает до 12 часов от одного заряда батареи;

5. имеет IP54 класс влаго и пылезащиты.

Прибор не требует специальных знаний оператора. Анализ состава неразрушающий, никаких следов в процессе тестирования – не образуется.

OLYMPUS Innov-X DELTA

Изделие от компании, давно и положительно зарекомендовавшей себя на мировом рынке. Анализатор выполнен в компактном корпусе, подразумевает оперативное ручное тестирование объектов.

К особенностям устройства относятся:

• возможность тестировать нагретые объекты, в том числе из высоколегированной стали;

• луч излучения можно фокусировать, изменяя диаметр пятна от 3 до 10 мм;

• в ходе исследования делается фото зоны, куда направлен луч;

• определяется более 25 химических элементов.

Прибор относится к рентгенофлуоресцентному классу, может использоваться для тестирования сварных швов.

Olympus Vanta

Данный представитель высокотехнологичных и защищенных приборов рассчитан не только на эксплуатацию в жестких условиях, но и использование современных систем обмена информацией.

К особенностям устройства относятся:

1. возможность установки соединения с ПК или иным устройством сбора данных по Bluetooth или WiFi;

2. опция работы с облачными сервисами для передачи результатов тестов;

3. встроенное ПО для обработки и статистического анализа результатов;

4. высокая степень защиты от воды и пыли по стандарту IP65;

5. крайне низкий собственный уровень электромагнитного излучения;

6. настраиваемая интенсивность и частота вспышек излучения.

Olympus Vanta относится к рентгенофлуоресцентному классу приборов, выполнен в компактном прочном корпусе, может эксплуатироваться при температуре от -10 до 50 градусов Цельсия.

ЛИС-01

Данное изделие отечественной промышленности предназначено как для быстрого оперативного тестирования металлов и сплавов, так и для проведения исследований в условиях лаборатории.

К особенностям прибора относится высокая передаваемая лазером мощность (до 2 ГВт на кв.см при пятне в 50 мкм), а также:

• защита от случайного облучения;

• класс безопасности 3В;

• длительность импульса 0,8 нс;

• собственный источник питания;

• до 200 тестирований с одного заряда батареи;

• работа с металлопрокатом, высокая точность определения содержания углерода, марганца, меди и других элементов сплавов.

Прибор может быть интегрирован в существующие структуры контроля, использоваться для сортировки металлолома, а также в процедурах сертификации сталей и другой продукции. Масса устройства – 4 кг, ЛИС-01 сертифицирован, находится в Государственном реестре средств измерений Российской Федерации.

MIX5 FPI

Данный анализатор является самым удобным вариантом оснащения персонала, занятого проверкой готовой продукции. В памяти прибора занесены более 1600 марок стали и сплавов, что позволяет за секунды выносить вердикт о соответствии образца эталонным показателям.

К другим особенностям модели относятся:

1. высокая скорость тестирования;

2. до 12 часов работы на одном аккумуляторе;

3. оптимизированная форма для легкой работы;

4. класс защиты от воды и пыли IP54;

5. система охлаждения для проведения анализа при высокой температуре.

При помощи данного анализатора легко ускорить процедуры выходного контроля, а также проведения анализов на разных стадиях технологического процесса. Прибор относится к рентгенофлуоресцентному классу, имеет малые габариты и массу 1.5 кг.

Популярные модели и их стоимость

Цены могут отличаться от тех, которые покупатель получит при личном контакте с продавцом, так как те не любят афишировать стоимость своего товара.

Стационарные

Подойдут разве что большим базам приема металлолома, которые получают большое количество однородного металла за раз.

Анализатор металлов М5000. Несмотря на то, что он – стационарный, размеры его компактные и он может поместиться на стол. Применяется больше на производстве, в том числе, вторичной металлургии. Эксперты и участники рынка отзываются о M5000 как об аппарате, в котором оптимально сочетаются цена и качество.

Опознает все элементы, использующиеся в металлургии. Энергоэффективен, с низким уровнем шума. Подходит для крупных приемщиков. Цена около 21 000 долларов.

Портативные

Наиболее предпочтительный вариант для пунктов приема. И единственное решение для тех, кто собирает и копает металл.

Приемщики, выезжающие на объекты, также пользуются портативными анализаторами металлов и сплавов, цена на которые не ниже, чем на стационарные, а достоинством является лишь мобильность устройства.

Вот описание нескольких моделей:

1. Olympus Vanta. Считается одним из самых лучших портативных анализаторов металла. Относится к рентгенофлуоресцентным аппаратам. Если цена подходит, этот прибор отлично подходит для приема и переработки металла. Его применяют как для сортировки, так и для подтверждения марки. Цена – около 30 000 долларов.
2. Olympus Delta. Отличается быстротой – прибору нужно лишь несколько секунд. Идентифицирует, в зависимости от поставленной задачи, более 26 элементов. Его чаще всего используют как в пунктах приема, так и во время поиска лома в полях. Без проблем определяет составы цветных, черных и легких сплавов, низколегированной стали. Его охотно используют как приемщики, так и те, кто сдает металл. Анализатор металлов Olympus Delta Classic Plus обойдется в 27 000 долларов.
3. MIX5 FPI. Мощная рентгеновская трубка, которая способна точно выявлять тяжелые металлы. Очень прост в эксплуатации – оператор просто нажимает кнопку и получает результат. Скоростной анализ – требуется около двух секунд. Стоимость – 23 000 долларов.
4. ЛИС-01. Отечественный аппарат, произведенный «Научно-производственным предприятием «Структурная Диагностика» из Екатеринбурга. Подходит для сортировки лома, производит входной и выходной контроль металлов и сплавов. Цена – 15 600 долларов, что значительно ниже зарубежных приборов. Поэтому подойдет для покупателей, которые не располагают большими суммами.

SciAps ONE BOX 200

Предлагаем One BOX: XRF X серия РФА и LIBS Z серия ЛИЭС. Это идеальное решение для экспресс-анализа любых сплавов и сталей, элементов всей Периодической Таблицы с портативными анализаторами X и Z за секунды.

Лазерный Z можно использовать только для сталей и алюминия, поскольку он обеспечит анализ суперлегких элементов, недоступных для рентгена, таких как Литий, Бериллий, Бор, Кальций, УГЛЕРОД, а рентгеновский X для всех остальных сплавов и анализ серы и фосфора. Также в программу рентгеновского анализатора можно добавить режимы Почвы. Геохим для анализа руд, керна и прочих образцов горно-химического сырья.

• X и Z поддерживают марочники ASTM, UNS, ГОСТ.
• X и Z сертифицированы в РФ и внесены в Реестр средств измерений Росстандарта
• Фотокамера, фокусированный луч, WiFi, Bluetooth, программа для ПК, режим качественного анализа в базовом комплекте.
• X и Z работают на базе ОС Андроид и имеют одинаковый интерфейс, аккумуляторы и пр. принадлежности. Оператор любого уровня быстро освоит оба прибора. Программа на русском языке. Подключение любых сторонних приложений.

Что возможно для такого комплекта

Комплект включает лазерный анализатор Z-200 C+ для всех без исключения задач по Углероду (предел обнаружения от 0.008%) — стали, высоколегированная нержавейка, и пр. Комплект включает рентгеновский X-200 с превосходной воспроизводимостью по легким элементам Mg, Al, Si, P и S. Сверхскоростной X-200 определяет S и P в сплавах, и обеспечит высокоточный анализ нержавейки, жаропрочных сплавов, таких как никелевые, кобальтовые или титановые сплавы. Лазерный Z или рентгеновский X-200 применимы также для контроля сульфидной коррозии.

Niton DXL — мобильный анализатор драгоценных металлов

Компактный настольный анализатор DXL идеален для точного и быстрого анализа содержания золота, серебра, платины и примесей других металлов в любых ювелирных изделиях, монетах и слитках, отходах ювелирного производства и т.д. Дает возможность провести экспертизу украшений без любых разрушений за считанные минуты

Сфера применения: организации занимающиеся скупкой, приемкой, сортировкой, продажей и производством изделий из золота и драгоценных металлов, такие как: ломбарды, банковские организации и хранилища, торговые предприятия, ювелирные производства и аффинажные предприятия, а также любые другие компании работающие с драгметаллами.

Основные преимущества: повышение надежности и скорости анализа содержания драгоценных металлов, экспресс-анализ подлинности и определения пробы.

Классическая компоновка спектрометра с «закрытым пучком» и встроенными системами пассивной и активной защиты обеспечивают удобное и полностью безопасное использование анализатора вне лаборатории, например, в торговом зале в присутствии клиентов.

• Анализ с использованием рентген-флуоресцентного спектрометра ThermoNiton DXL значительно проще, быстрее, точнее и надежнее анализа методами апробирования кислотными реактивами. Метод полностью неразрушающий и не требует использования высокотоксичных, агрессивных реагентов.
• Более того ThermoNiton DXL обеспечивает одновременный анализ не только всех благородных металлов, но и многих других элементов в сплавах, включая токсичные металлы.

При сегодняшнем высоком уровне цен на драгметаллы финансовые потери от недостоверных анализов значительно возрастают. Частые колебания цен требуют получения точных результатов здесь и сейчас.

Анализатор ThermoNITON DXL – Ваша персональная мобильная лаборатория для надежного, точного и быстрого анализа.

Основные характеристики анализатора ThermoNiton DXL :

1. Одновременный анализ процентного содержания 21 элемента, включая: золото, серебро, платину, а также: Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mn, Ti, Cr, Sn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pb, Cd, In, Ge, Ga. Определение пробы в изделиях и образцах любой формы и типа поверхности методом рентгено-флуоресцентной спектрометрии.
2. Полностью неразрушающий метод анализа, без пятен и царапин на поверхности изделия. Высокая скорость анализа: 10-60 секунд. Прямое измерение без подготовки поверхности и без калибровки прибора.
3. Анализатор оснащен уникальной запатентованной технологией AuDIT, которая позволяет отличить золотые изделия от позолоченных.
4. Эргономичный и компактный дизайн. Полная безопасность для окружающих и оператора за счет использования системы с закрытым пучком.
5. Анализатор оснащен вместительной камерой образца (17,2 х 18,4 х 13,3 см) с большими обзорными окнами, в том числе со стороны клиента, LED подсветкой камеры образца, видеокамерой обзора и позиционирования образца с опцией прицельного измерения отдельных участков (диаметром 3мм).
6. Вес анализатора около 7 кг. Удобные рукоятки для перемещения. Работа от внешней электросети либо от встроенной аккумуляторной батареи.
7. Управление со встроенного специализированного компьютера с интуитивно понятным не требующим специального обучения оператора программным обеспечением. Выбор способа отображения результатов: в процентах, либо в каратах (с точностью до десятых долей %).