打破“科技壁垒”，森沙仪器助推产业发展新质生产力

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分享： 2024/08/13 15:05:03

导读：国产手持式光谱仪品牌森沙仪器创新研发HX-5，通过优化分辨率和信号强度实现更准确稳定的检测结果，解决行业设计难点，引领手持式光谱仪市场发展。

近年来，随着金属加工、航空航天、地质勘探、矿山测绘、金属冶炼、电子产品等众多前沿领域不断发展与兴起，金属材料检测行业的市场需求驱动因素也在不断增长。据智研咨询《2024-2030年中国金属材料检测行业市场竞争力分析及投资前景预测报告》中统计，我国金属材料检测市场规模从2016年的293.5亿元增长至2023年的406.99亿元，其中：钢铁材料检测市场规模增长至140.23亿元，有色金属检测市场规模增长至266.76亿元。这表明在我国近年各项政策支持下，金属材料检测行业有望迎来稳定发展期。其中，手持式光谱仪作为金属材料检测赛道的强势分支，凭借携带方便，现场检测，快速无损，分析速度快等综合优势，大大提高了检测效率，受到各大产业广泛应用。

与西方发达国家相比，我国金属材料检测行业发展历史较短，从初期至今大约仅经历了半个世纪。但随着我国正式加入世界贸易组织后，在受到外资检测机构冲击以及我国社会经济飞速发展所带来强大检测金属材料需求的双重因素作用下，我国金属材料检测行业进入了光速发展阶段。在此情形下，国产手持式光谱仪品牌森沙仪器根据市场现实与潜在需求，创新研发出HX-5手持式光谱仪，该产品在检测结果的准确性和稳定性方向获得了进一步提升，成功抢占国内手持式光谱仪市场先机。

攻克难点，实现“反比式”加强

凭借多年在XRF光谱分析领域的技术经验，森沙仪器在产品不断研发迭代过程中，发现了影响手持式光谱仪准确度和稳定性的三大要素，即分辨率、信号强度，与散热效率。

在手持式光谱仪检测中，业内通常会以铁元素峰的宽度来定义仪器的分辨率。如果峰的宽度过大，分辨率便会过高，这导致以Mn元素为代表的一些元素极为容易受到分辨率影响，使得检测结果忽高忽低。因此分辨率是手持式光谱仪研发设计第一个关键点：分辨率越低越好，这与我们对于一般仪器分辨率高低的认知正好相反。

而影响手持式光谱仪准确度和稳定性的第二个关键点，在于探测器接收到样品X射线的荧光强度。手持式光谱仪会将探测器每秒钟接收到的X射线粒子的数量当做信号强度。每秒信号强度越高，则检测数据的精度越高，元素波动范围越小，检测结果也就越稳定。

因此，在手持式光谱仪的理想研发设计中，分辨率和信号强度呈“反比”的关系才能实现产品更好的准确度和稳定性，即仪器分辨率越低，信号强度越高，检测结果就越准确。但在现实情况下，手持式光谱仪设计中分辨率和信号强度则会呈“正比”关系。通常手持式光谱仪产品在设计研发过程中，如果降低分辨率，信号强度也会变低，只有提高分辨率，信号强度才能变强，这使得市面上普通手持式光谱仪的检测结果往往准确度和稳定性难以兼得，这也是目前业内手持式光谱仪普遍难以攻克的设计难点。

森沙仪器深知此类产品的研发状况，由此在这一研发板块投入多年时间，通过大量研究测试，终于形成可实现的解决思路，并由此打造出HX-5手持式光谱仪产品。

HX-5手持式光谱仪会在检测样品前的300ms，通过X射线光管中源级X射线照射到样品表面产生的次级X射线荧光，来探测被检样品属性。不同于其他手持式光谱仪采用的固定光管电压电流设计，HX-5手持式光谱仪会通过内置智能化程序自动调整X射线光管的电压和电流，这一调试会根据提前设定好的固定信号强度来判定。如果信号强度过高就降低光管电流，从而获得更低的分辨率；如果信号过低，则提高光管电流，优先保证信号的强度。同时，由于森沙仪器具有完全的知识产权，HX-5手持式光谱仪在检测过程中还可根据客户样品的不同自行选择信号强度优先还是分辨率优先，完全做到根据检测材料不同、元素不同来提供不同的基数方案，实现更具针对性、更精准的检测结果。

同时，森沙仪器还会根据整体架构设计，降低整台仪器的噪声信号，从而加仪器强信号强度，实现了手持式光谱仪设计中分辨率达到最低的同时信号强度达到最高的理想状态，从而获得相较于同类产品中更准确的测样结果和更稳定的测样数据波动。

独家设计，打破散热桎梏

在实际应用中，手持式光谱仪通常会在检测过程进入大功率运行模式，内部也由此会产生极大的热量。如同其他科学仪器一样，积累的热量必然会影响到仪器的准确度和稳定性，因此如何实现绝佳的散热效果，也是手持式光谱仪设计中的一大课题。

森沙仪器通过检测，发现手持式光谱仪内部的热量主要源自于两部分，一部分是X射线光管，另一部分则是探测器。从散热的理论上来研究，手持式光谱仪要想实现更大散热量，需要从传热系数和散热器表面积两方面下功夫。

站在传热系数的角度考虑后，森沙仪器在常用加工金属材料中，依据不同材质金属材质的导热系数，再结合易加工性、重量、成本等几个方面考虑后，选择了传导系数高达201W/m·K的6063铝合金，而像大众常见的304不锈钢材料，传导系数仅有16.2W/m·K。

在增大散热表面积上，森沙仪器选择将探测器的散热片结构设计分为前端和后端，其中前端和后端的散热片又分为上、下两部分，这两部分被设计成充分贴合探测器和X射线光管表面的金属层，以此将仪器温度更好地传导至散热片上。同时为了进一步提升散热效率，森沙仪器设计出仪器头部导热系统，将探测器的散热片与HX-5手持式光谱仪的铝合金头部进行结合，覆盖至整个仪器的前端与顶部，将热量分散传导以此增大散热表面积。