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技術(shù)文章

X射線熒光鍍層厚度分析儀基本原理?

閱讀：60發(fā)布時(shí)間：2022-2-7

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)品國(guó)際化，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，稱重法，X射線熒光法，β射線反向散射法，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射線和β射線法是無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量，測(cè)量范圍較小，X射線法可測(cè)極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線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)和科研使用泛的測(cè)厚儀器。

工業(yè)X射線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射線熒光分析方法，能夠滿足工業(yè)鍍層和涂層厚度的分析要求，并且具有無(wú)損、在線、簡(jiǎn)便快速、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等特點(diǎn)。

X射線熒光鍍層厚度分析儀基本原理

X射線熒光就是被分析樣品在X射線照射下發(fā)出的X射線，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)*這一空位，即所謂的躍遷，同時(shí)以發(fā)出X射線的形式放出能量。

X射線熒光鍍層厚度分析儀基本原理

X射線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射線的能量也是特定的，稱之為特征X射線。通過(guò)測(cè)定特征X射線的能量，便可以確定相應(yīng)元素的存在，而特征X射線的強(qiáng)弱（或者說(shuō)X射線光子的多少）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)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中稱為覆層（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)品國(guó)際化，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，稱重法，X射線熒光法，β射線反向散射法，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射線和β射線法是無(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防護(hù)規(guī)范。X射線法可測(cè)極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線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。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)）。現(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)精確測(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。由于這類測(cè)頭專門(mén)測(cè)量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度，所以通常稱之為非磁性測(cè)頭。非磁性測(cè)頭采用高頻材料做線圈鐵芯，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)人員全面檢查儀器。

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，可以用一塊不起毛的布輕輕擦除臟物。

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