手持式XRF的最新进展及应用——专访奥林巴斯NDT业务发展经理Ken Smith

　　日前，奥林巴斯NDT业务发展经理Ken Smith接受了www.azom.com 的采访(采访人G.P. Thomas，以下简称“GT”)。采访中Ken Smith(以下简称“KS”)谈了手持式XRF的最新进展，及其在工业领域的应用。

奥林巴斯NDT业务发展经理Ken Smith

    以下是相关采访内容：

　　GT ：过去十年，手持式XRF在金属行业都有哪些应用?

　　KS ：手持式( HH ) X射线荧光光谱仪主要用于合金牌号确认和识别，这些都是相似的任务，但在“牌号确认”和“牌号鉴别”的具体操作之间也有微小差异。

　　在牌号确认操作中，检验员知道应该是什么牌号。比如，外科植入物生产商的收货部门需要确认材料是否为“316医疗级不锈钢”。

　　在牌号鉴别操作中，检验员不知道材料到底是什么，需要对材料进行识别。这种情况更多的是在废料回收业务当中，同样也可以用于建筑物拆除定价，或者用于整理已经混淆的维修材料。

　　GT：您能简单介绍一下什么是材料可靠性鉴定(PMI)，为什么PMI很重要?

　　KS：材料可靠性鉴定(PMI)是用来描述上述“牌号确认”的几个方面之一，最常用的是在石化工业。美国石油学会(API)推荐规程(RP)578就是“新建及现有合金管道系统材料可靠性鉴定”。

　　然而，相同的方法被用在许多制造过程中，如航空合金和外科植入物的制造等，核实合金材料的成分是十分重要的。

　　只要在订货、生产、运输、接收、安装或维修过程中使用到合金，就存在人为错误的可能性。合金外观是相同的，从外观来看，镍合金、不锈钢、铬钼钢和钛合金之间没有差异。然而不同合金的冶金性能——腐蚀，耐蠕变性或强度-重量比等有显著的不同。

　　GT:与其他无损分析技术相比，手持式XRF在材料可靠性鉴定(PMI)和品质保证/质量控制(QA/QC)中有哪些应用优势?

　　KS:其他常见的PMI技术是OES(光电直读光谱仪)，XRF和OES相比有3个不同点：

　　1.XRF是真正的无损检测技术，而OES会在材料表面留下一角钱大小的印记。

　　2.X射线荧光光谱可分析不同大小和形状的样品。无论是线性外科植入材料，还是废品回收过程中的金属屑丝，使用X射线荧光分析均能产生准确的分析结果。

　　3.XRF体积更小，更容易到现场检测样品。

　　GT：您能介绍一下手持式XRF技术在过去几年里的发展概况吗?

　　KS:我想说的是在过去十年中手持式XRF技术发生了重大的变化。在硬件方面， 2001年INNOV-X(现在奥林巴斯NDT)推出了第一个基于手持式XRF的X射线管，可以不用放射性物质来产生X射线，这是非常大的突破，其他厂商迅速跟进。然而，与传统X射线源相比，真正的差异是分析性能。X射线管拥有更高的计数率，保证了分析精度、准确度、以及测试时间。高计数率带来的好处是多方面的，能够实现在更宽的浓度范围及元素分析中获得更快，更准确的分析结果。此外，在2009年，所有的制造商开始采用硅漂移探测器。这种技术比以前的技术(SiPIN检测器)快10到100倍，这也促使将X射线管的优势发挥的更大。

　　GT：这些变化是如何影响合金的品质保证/质量控制的?

　　KS：XRF现在是标准技术，它可以使每一个样品通过手动或自动在线系统进行测试。但最重要的，它可以进行冗余测试。我在前面列出的所有由于人为错误将材料弄混的可能性，利用手持式XRF，只需3秒钟就可以实时鉴别某一材料，而且其冗余检验更经济和实用。

　　GT：实现轻元素的检测有哪些重要意义?

　　KS：实现轻元素的检测扩展了可靠检测的材料的范围。无论是分析采用不同纯度的铝或镁制作直升机组件，还是在采用镍超级合金制作的喷气发动机中寻找低含量的铝，当多个元素可以被分析检测，尤其是在较低的浓度进行测量，将会提高分析结果的有效性和确定性。

　　GT：最近XRF在硬件方面有哪些技术进步，使人们有可能在高温环境下检测合金?

　　KS：用于化学反应过程中的管道，阀或容器的温度可以达到1000F!可以说有两个方面能很好的促进这种应用：1.经验—我们一直在研究如何更好地为这种应用提供解决方案;2.硬件的改进—检测速度对于热环境中的分析测试尤为重要。所有前面列出的提高计数率的改进，如X射线管、硅漂移探测器等对于热环境中的分析测试都十分有帮助。

　　这两个方面结合起来，可以使我们能够更快的分析较低浓度水平，以及更多种类的元素。这使得我们对在高温下，关键部件的快速测试更加有信心，这样我们就不必等工厂停工时来进行测试。一般石化厂检修的时候都非常繁忙，如果能够在这个繁忙期之外的时间进行检测将非常重要。

　　GT：你能给出一个应用实例证明为什么这对于石化厂很重要吗?

　　KS：一些石化厂十分关注硫化物对于低合钢的腐蚀。API RP939C文件中解释了高温环境下硫化物如何加速低合金钢的腐蚀过程，而1000至2000ppm(0.1%至0.2%)的硅的存在实质上可以降低了硫化物的腐蚀速率。

　　如果确定某一组中件缺少硅，那就意味着腐蚀检验周期和更换周期都将缩短，这样组件破裂的危险可大大降低。

　　GT：什么是光束准直，它是如何影响焊缝分析的?

　　KS:光束准直可以使光束更加细小，从而使得有效分析光斑直径从10mm降低至3mm。这将十分便利，当需要分析焊接材料时，分析人员只需点击触摸屏选择窄光束光斑就可以了。

　　GT:您认为未来十年，手持式XRF将有哪些突破?

　　KS：我认为主要的变化都基本差不多：硬件将提高——X射线管，探测器和电路!软件将以客户需求为驱动，继续简化和扩展现场使用特性;更多的应用将成为可能，并且所有的应用程序将运行得更快，更好。

　　Ken Smith简介

　　Innov-X Systems成立于2001年，并于2002年4月开始提供世界上第一台采用X射线管的便携式XRF分析仪。目前该公司在波士顿总部和其他40多个地方拥有150名员工。 2010年7月，奥林巴斯收购了INNOV- X Systems。

　　Ken Smith是INNOV- X Systems的五位创始人之一， Ken当前主要负责业务开发，产品研发和产品定位。拥有25年不同的XRF领域从业经验，他举行了许多关于采用X射线荧光光谱对物质进行测试的研讨会和培训班。