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X射線(xiàn)熒光鍍層厚度分析儀基本原理

更新時(shí)間:2020-06-09   點(diǎn)擊次數(shù):3447次

鍍層厚度分析儀簡(jiǎn)介

鍍層厚度分析儀又叫涂鍍層測(cè)量?jī)x、電鍍層測(cè)試儀、防腐層檢測(cè)儀、涂鍍層測(cè)試儀、涂鍍層測(cè)量?jī)x、油漆測(cè)厚儀價(jià)格、油漆層測(cè)厚儀、油漆膜厚儀、鋼結(jié)構(gòu)油漆層測(cè)厚儀、鋼板油漆測(cè)厚儀、鋼管油漆測(cè)厚儀、油漆防腐層測(cè)厚儀、油罐防腐層測(cè)厚儀可無(wú)損地測(cè)量磁性金屬基體(如鋼、鐵、合金和硬磁性鋼等)上非磁性涂層的厚度(如鋁、鉻、銅、琺瑯、橡膠、油漆等)及非磁性金屬基體(如銅、鋁、鋅、錫等)上非導(dǎo)電覆層的厚度(如:琺瑯、橡膠、油漆、塑料等)。涂鍍層測(cè)厚儀具有測(cè)量誤差小、可靠性高、穩(wěn)定性好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn),是控制和保證產(chǎn)品質(zhì)量*的檢測(cè)儀器,廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)、金屬加工業(yè)、化工業(yè)、商檢等檢測(cè)領(lǐng)域。

鍍層厚度測(cè)量已成為加工工業(yè)、表面工程質(zhì)量檢測(cè)的重要環(huán)節(jié),是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的必要手段。為使產(chǎn)品化,我國(guó)出口商品和涉外項(xiàng)目中,對(duì)鍍層厚度有了明確要求。

 

鍍層厚度分析儀的測(cè)量方法主要有:楔切法,光截法,電解法,厚度差測(cè)量法,稱(chēng)重法,X射線(xiàn)熒光法,β射線(xiàn)反向散射法,電容法、磁性測(cè)量法及渦流測(cè)量法等等。這些方法中前五種是有損檢測(cè),測(cè)量手段繁瑣,速度慢,多適用于抽樣檢驗(yàn)。

X射線(xiàn)和β射線(xiàn)法是無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量,測(cè)量范圍較小,X射線(xiàn)法可測(cè)極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線(xiàn)法適合鍍層和底材原子序號(hào)大于3的鍍層測(cè)量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測(cè)厚時(shí)采用。

隨著技術(shù)的日益進(jìn)步,特別是近年來(lái)引入微機(jī)技術(shù)后,X射線(xiàn)鍍層厚度分析儀向微型、智能、多功能、高精度、實(shí)用化的方向進(jìn)了一步。測(cè)量的分辨率已達(dá)0.1微米,精度可達(dá)到1%,有了大幅度的提高。它適用范圍廣,量程寬、操作簡(jiǎn)便且價(jià)廉,是工業(yè)和科研使用廣泛的測(cè)厚儀器。

工業(yè)X射線(xiàn)鍍層厚度分析儀以其快速、無(wú)損、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),已在冶金、建材、地質(zhì)、環(huán)保、商檢、考古、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到迅速推廣和應(yīng)用。近幾年來(lái)X射線(xiàn)熒光儀已在工業(yè)鍍層及涂層厚度測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。*,產(chǎn)品和金屬元件表面鍍層或防腐層厚度是與產(chǎn)品質(zhì)量與性能相關(guān)的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)表明使用同位素X射線(xiàn)熒光分析方法,能夠滿(mǎn)足工業(yè)鍍層和涂層厚度的分析要求,并且具有無(wú)損、在線(xiàn)、簡(jiǎn)便快速、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn)。

 

X射線(xiàn)熒光鍍層厚度分析儀基本原理

X射線(xiàn)熒光就是被分析樣品在X射線(xiàn)照射下發(fā)出的X射線(xiàn),它包含了被分析樣品化學(xué)組成的信息,通過(guò)對(duì)X射線(xiàn)熒光的分析確定被測(cè)樣品中各組分含量的儀器就是X射線(xiàn)熒光分析儀。由原子物理學(xué)的知識(shí),對(duì)每一種化學(xué)元素的原子來(lái)說(shuō),都有其特定的能級(jí)結(jié)構(gòu),其核外電子都以其*的能量在各自的固定軌道上運(yùn)行。內(nèi)層電子在足夠能量的X射線(xiàn)照射下脫離原子的束縛,成為自由電子,這時(shí)原子被激發(fā)了,處于激發(fā)態(tài)。此時(shí),其他的外層電子便會(huì)填補(bǔ)這一空位,即所謂的躍遷,同時(shí)以發(fā)出X射線(xiàn)的形式放出能量。

X射線(xiàn)熒光鍍層厚度分析儀基本原理 

X射線(xiàn)熒光鍍層厚度分析儀基本原理

 

由于每一種元素的原子能級(jí)結(jié)構(gòu)都是特定的,它被激發(fā)后躍遷時(shí)放出的X射線(xiàn)的能量也是特定的,稱(chēng)之為特征X射線(xiàn)。通過(guò)測(cè)定特征X射線(xiàn)的能量,便可以確定相應(yīng)元素的存在,而特征X射線(xiàn)的強(qiáng)弱(或者說(shuō)X射線(xiàn)光子的多少)則代表該元素的含量。

 

鍍層厚度分析儀根據(jù)測(cè)量原理一般有以下五種類(lèi)型:

1.磁性測(cè)厚法

適用導(dǎo)磁材料上的非導(dǎo)磁層厚度測(cè)量。導(dǎo)磁材料一般為:鋼、鐵、銀、鎳。此種方法測(cè)量精度高。

2.渦流測(cè)厚法

適用導(dǎo)電金屬上的非導(dǎo)電層厚度測(cè)量。此種方法較磁性測(cè)厚法精度低。

3.超聲波測(cè)厚法

目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有用此種方法測(cè)量涂鍍層厚度的,國(guó)外個(gè)別廠家有這樣的儀器,適用多層涂鍍層厚度的測(cè)量或則是以上兩種方法都無(wú)法測(cè)量的場(chǎng)合。但一般價(jià)格昂貴,測(cè)量精度也不高。

4.電解測(cè)厚法

此方法有別于以上三種,不屬于無(wú)損檢測(cè),需要破壞涂鍍層。一般精度也不高。測(cè)量起來(lái)較其他幾種麻煩。

5.放射測(cè)厚法

此種儀器價(jià)格昂貴,適用于一些特殊場(chǎng)合。

 

常規(guī)鍍層厚度分析儀的原理

對(duì)材料表面保護(hù)、裝飾形成的覆蓋層,如涂層、鍍層、敷層、貼層、化學(xué)生成膜等,在有關(guān)國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)中稱(chēng)為覆層(coating)。覆層厚度測(cè)量已成為加工工業(yè)、表面工程質(zhì)量檢測(cè)的重要一環(huán),是產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的*手段。為使產(chǎn)品化,我國(guó)出口商品和涉外項(xiàng)目中,對(duì)覆層厚度有了明確的要求。

覆層厚度的測(cè)量方法主要有:楔切法,光截法,電解法,厚度差測(cè)量法,稱(chēng)重法,X射線(xiàn)熒光法,β射線(xiàn)反向散射法,電容法、磁性測(cè)量法及渦流測(cè)量法等。

這些方法中前五種是有損檢測(cè),測(cè)量手段繁瑣,速度慢,多適用于抽樣檢驗(yàn)。X射線(xiàn)和β射線(xiàn)法是無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量,但裝置復(fù)雜昂貴,測(cè)量范圍較小。因有放射源,使用者必須遵守射線(xiàn)防護(hù)規(guī)范。X射線(xiàn)法可測(cè)極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線(xiàn)法適合鍍層和底材原子序號(hào)大于3的鍍層測(cè)量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測(cè)厚時(shí)采用。

隨著技術(shù)的日益進(jìn)步,特別是近年來(lái)引入微機(jī)技術(shù)后,采用磁性法和渦流法的測(cè)厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實(shí)用化的方向進(jìn)了一步。測(cè)量的分辨率已達(dá)0.1微米,精度可達(dá)到1%,有了大幅度的提高。它適用范圍廣,量程寬、操作簡(jiǎn)便且價(jià)廉,是工業(yè)和科研使用廣泛的測(cè)厚儀器。采用無(wú)損方法既不破壞覆層也不破壞基材,檢測(cè)速度快,能使大量的檢測(cè)工作經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行。

 

鍍層厚度分析儀測(cè)量原理與儀器

一. 磁吸力測(cè)量原理鍍層厚度分析儀

磁鐵(測(cè)頭)與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處于這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系,這個(gè)距離就是覆層的厚度。利用這一原理制成測(cè)厚儀,只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大,就可進(jìn)行測(cè)量。鑒于大多數(shù)工業(yè)品采用結(jié)構(gòu)鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型,所以磁性測(cè)厚儀應(yīng)用廣。測(cè)厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼,接力簧,標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)組成。磁鋼與被測(cè)物吸合后,將測(cè)量簧在其后逐漸拉長(zhǎng),拉力逐漸增大。當(dāng)拉力剛好大于吸力,磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得覆層厚度。新型的產(chǎn)品可以自動(dòng)完成這一記錄過(guò)程。不同的型號(hào)有不同的量程與適用場(chǎng)合。這種儀器的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、堅(jiān)固耐用、不用電源,測(cè)量前無(wú)須校準(zhǔn),價(jià)格也較低,很適合車(chē)間做現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制。

二. 磁感應(yīng)測(cè)量原理鍍層厚度分析儀

采用磁感應(yīng)原理時(shí),利用從測(cè)頭經(jīng)過(guò)非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小,來(lái)測(cè)定覆層厚度。也可以測(cè)定與之對(duì)應(yīng)的磁阻的大小,來(lái)表示其覆層厚度。覆層越厚,則磁阻越大,磁通越小。利用磁感應(yīng)原理的測(cè)厚儀,原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度。一般要求基材導(dǎo)磁率在500以上。如果覆層材料也有磁性,則要求與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大(如鋼上鍍鎳)。當(dāng)軟芯上繞著線(xiàn)圈的測(cè)頭放在被測(cè)樣本上時(shí),儀器自動(dòng)輸出測(cè)試電流或測(cè)試信號(hào)。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭,測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,儀器將該信號(hào)放大后來(lái)指示覆層厚度。近年來(lái)的電路設(shè)計(jì)引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補(bǔ)償?shù)鹊匦录夹g(shù),利用磁阻來(lái)調(diào)制測(cè)量信號(hào)。還采用設(shè)計(jì)的集成電路,引入微機(jī),使測(cè)量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高(幾乎達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí))?,F(xiàn)代的磁感應(yīng)測(cè)厚儀,分辨率達(dá)到0.1um,允許誤差達(dá)1%,量程達(dá)10mm。磁性原理測(cè)厚儀可應(yīng)用來(lái)測(cè)量鋼鐵表面的油漆層,瓷、搪瓷防護(hù)層,塑料、橡膠覆層,包括鎳鉻在內(nèi)的各種有色金屬電鍍層,以及化工石油待業(yè)的各種防腐涂層。

三. 電渦流測(cè)量原理鍍層厚度分析儀

高頻交流信號(hào)在測(cè)頭線(xiàn)圈中產(chǎn)生電磁場(chǎng),測(cè)頭靠近導(dǎo)體時(shí),就在其中形成渦流。測(cè)頭離導(dǎo)電基體愈近,則渦流愈大,反射阻抗也愈大。這個(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁藴y(cè)頭與導(dǎo)電基體之間距離的大小,也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電覆層厚度的大小。由于這類(lèi)測(cè)頭專(zhuān)門(mén)測(cè)量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度,所以通常稱(chēng)之為非磁性測(cè)頭。非磁性測(cè)頭采用高頻材料做線(xiàn)圈鐵芯,例如鉑鎳合金或其它新材料。與磁感應(yīng)原理比較,主要區(qū)別是測(cè)頭不同,信號(hào)的頻率不同,信號(hào)的大小、標(biāo)度關(guān)系不同。與磁感應(yīng)測(cè)厚儀一樣,渦流測(cè)厚儀也達(dá)到了分辨率0.1um,允許誤差1%,量程10mm的高水平。

采用電渦流原理的測(cè)厚儀,原則上對(duì)所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測(cè)量,如航天航空器表面、車(chē)輛、家電、鋁合金門(mén)窗及其它鋁制品表面的漆,塑料涂層及陽(yáng)極氧化膜。覆層材料有一定的導(dǎo)電性,通過(guò)校準(zhǔn)同樣也可測(cè)量,但要求兩者的導(dǎo)電率之比至少相差3-5倍(如銅上鍍鉻)。雖然鋼鐵基體亦為導(dǎo)電體,但這類(lèi)任務(wù)還是采用磁性原理測(cè)量較為合適。

 

鍍層厚度分析儀使用注意事項(xiàng)

1.儀器供電電壓必須與儀器銘牌上的電壓一致。儀器必須使用三線(xiàn)插頭連到一個(gè)已接地的插座上。

2.鍍層厚度分析儀為精密儀器,建議配備高精度的穩(wěn)壓電源。計(jì)算機(jī)和儀器應(yīng)配備不間斷電源(UPS)。

3.鍍層厚度分析儀應(yīng)特別注意與存在電磁的場(chǎng)合隔離開(kāi)來(lái)。

4.儀器適合在10~40℃(50~104℉)的環(huán)境溫度下操作使用,在0~50℃(32~122℉)的溫度下存放。操作和存放的允許濕度范圍在0~65%之間(非冷凝)。在操作過(guò)程中,環(huán)境溫度和濕度應(yīng)保持恒定。

5.儀器曝曬在陽(yáng)光下時(shí)溫度極易超過(guò)50℃。所以請(qǐng)不要在這樣的環(huán)境下操作和存放儀器,以避免高溫對(duì)儀器造成損害。

6.為避免短路,嚴(yán)禁儀器與液體直接接觸。如果液體進(jìn)入儀器,請(qǐng)立刻關(guān)閉儀器并在重新使用前請(qǐng)技術(shù)人員檢查儀器。

7.鍍層厚度分析儀不能用于酸性環(huán)境和易爆場(chǎng)合。

8.不要弄臟和刮擦元素片或調(diào)校標(biāo)準(zhǔn)片,否則會(huì)造成讀數(shù)錯(cuò)誤。

9.不要用任何機(jī)械或化學(xué)的方法清除元素片或調(diào)校標(biāo)準(zhǔn)片上的污物。如果必要的話(huà),可以用一塊不起毛的布輕輕擦除臟物。

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