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廢料場 – 將手持式光譜儀物盡其用
發布時間：2020-11-24
對于手持式合金分析儀而言，廢料場是最具挑戰性的環境之一。
沖擊、跌落、振動、雨水、灰塵、尖銳物等均是日常廣泛存在的風險因素。通過采取一定的預防措施、進行適當的培訓和掌握一定的常識，可避免許多事故，但事故仍然會發生。
現代化的手持式儀器能夠在惡劣的室外環境下正常工作，并能夠在一定程度上耐受比較粗暴的使用方式。
日立分析儀器的產品經理Mikko Järvikivi將介紹高精度實驗室儀器如何轉換成堅固耐用的手持式工具，以及當今技術的局限性。
分析儀的前端 - 致命弱點
幾乎所有長時間使用手持X射線熒光（XRF）儀器的人都已經痛苦地意識到了儀器前端的敏感性，更具體地說，是脆弱的X射線探測器。檢測器刺穿是代價高昂的事故，每個人都希望盡可能避免。
為了確保最佳性能并檢測甚至最輕的元素，例如鎂，鋁，硅，硫和磷，檢測器必須放置在非常靠近測量窗口的位置。窗口還必須用最薄的材料制成，以確保信號到達檢測器時不會衰減。這種組合使XRF分析儀的前端非常敏感，而探測器的刺穿是意外損壞儀器的最常見原因。
在過去的幾年中，業界已經開發出了防止檢測器刺穿的方法。解決方案通常是保護測量窗口或檢測器本身的另一種類型的屏蔽。防護罩為現場操作提供了額外的安全保護，但是有一個缺點需要考慮。
當在檢測器和被測樣品之間的路徑中放置任何東西時，總是會在一定程度上損害分析性能。這是基本XRF物理設置的限制。通常，使用防護罩意味著稍長的測量時間和更高的輕元素檢測極限。例如，如果您需要監視不銹鋼中的磷含量或根據鎂和硅的含量選擇接近的鋁級，則通常不可能使用屏蔽，并且在選擇儀器時必須考慮到這一點。
手持式激光誘導擊穿光譜（LIBS）分析儀使用完全不同的技術，因此對車削等尖銳物體不敏感。LIBS分析儀中的測量光學器件受到藍寶石玻璃的保護，而藍寶石玻璃是當今已知的最堅硬的材料之一。有些測量窗口甚至是凹進的，這意味著玻璃本身不會與樣品接觸。用戶唯一需要記住的是保持測量窗口清潔以確保最佳性能。
跌落儀器 - 總是不明智之舉
墜落標有六位數價格標簽的精密儀器不是好事。如今，許多儀器都符合MIL-STD-810G標準，但是這實際上意味著什么？對于儀器的意外掉落，它提供什么樣的保護？
MIL標準由美國軍方制定，其中包括一系列在實驗室模擬的堅固性測試，但其不會在實際環境中進行測試。MIL-STD-810G標準包括幾個子測試項目，例如跌落測試、待測儀器表面的真菌生長測試等。仔細查看儀器的技術規格時會發現，針對手持式分析儀進行的測試主要涉及跌落、沖擊、振動和運輸方面。同樣值得檢查的是，測試是否按照規范進行，或者是否有例外情況，如將儀器從低于規定的高度跌落。
為了通過MIL-STD-810G跌落測試，需要在4英尺（122cm）的高度下，按照不同的角度將儀器跌落至2英寸（5cm）厚的膠合板平臺達26次。最多可使用五臺不同設備進行上述測試，換言之，不必使用同一臺設備合格完成26次跌落。手持式分析儀的最新設計研發可使其在不損壞關鍵部件或內部電子設備的情況下通過此項測試。
但需要著重注意的是，通過軍方的標準試驗通常不被視為保修聲明。換言之，用戶不慎將儀器跌落造成的后果不在產品保修范圍之內。儀器通常配有震動傳感器，在維修期間可顯示儀器是否跌落。此外，儀器跌落在瀝青或混凝土等堅硬表面與模擬跌落在膠合板上的情形完全不同。因此，即使如今的儀器比過去堅固得多，也需要始終保持腕帶或掛繩的連接。
水和灰塵 - 問題不大
水、灰塵、油和切削液等在廢料場內隨處可見。幸好如今的儀器已經能夠耐受此類環境條件。多數儀器均被歸入IP54（歐洲）或NEMA 3（美國）標準等級，具有防水和防塵功能。部分防護等級較高的儀器甚至可耐受進水，但同時其分析能力也會受到限制，因為需要使用較厚的薄膜保護儀器前端，從而造成其無法檢測輕元素。
因此，即使在小雨和多塵的環境中，只要定期清潔，并且頻繁監測測量窗口的清潔度，多數手持式分析儀均可正常使用。請勿在大雨中使用分析儀，也不得將儀器的任何部分浸沒在水中。
在潮濕多塵的環境中，樣品表面會面臨更大的挑戰，因為水和顆粒總是會在一定程度上影響分析性能。因此，建議在進行測量之前，始終保持樣品表面干燥和清潔。這一點至關重要，尤其在操作比XRF光譜儀對樣品表面條件更敏感的手持式LIBS光譜儀時亦如此。
最重要的因素
手持式分析儀的最新設計研發使得在最惡劣的環境下仍可保證其正常工作。但是，從物理角度而言，依然存在無法克服的局限性，制造一臺堅不可摧的儀器仍然是一項挑戰。
按照說明書謹慎使用儀器仍然是確保長時間無故障運行儀器的最佳方式。然而，如果發生不可避免的事故，即使現有的儀器不被送往維修站，其正常使用的幾率仍然較高。
