Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), özellikle çelik endüstrisi için malzeme doğrulama sürecinde Kalite Kontrol (QC) ve Pozitif Malzeme Tanımlama (PMI) için önemli bir teknoloji olduğunu kanıtlamıştır. Diğerlerinin yanı sıra inşaat, havacılık ve otomotiv endüstrilerinde kullanılabilen çelik söz konusu olduğunda, alaşım sınıfının ve kimyasal bileşiminin doğru bir şekilde tanımlanması güvenlik açısından çok önemli olabilir.
LIBS, malzemelerin kimyasal bileşimini belirlemek için lazerle yüzeyi yakarak malzemedeki elektronları uyarma sonucunda açığa çıkan dalga boyunu kullanan analitik tekniktir. Lazerden üretilen ışığın her biri tek bir elemanı temsil eden belirli dalga boylarına bölündüğü bir plazma oluşmaktadır. Parmak izine benzer şekilde, periyodik tabloda bulunan her bir element plazmada bir dizi karakteristik dalga boyu yaymaktadır.
LIBS analiz cihazı, karbon dahil alaşım elementlerini ölçebilir. Karbon, paslanmaz çelik kalitelerindeki en önemli alaşım bileşenlerinden biridir. Çelikteki karbon, sertlik, kaynaklanabilirlik ve kırılganlık dahil olmak üzere birçok fiziksel özelliği kontrol eder. Karbon çeliklerine, düşük alaşımlı çeliklere ve paslanmaz çeliklere uygulanacak doğru uygulama için sahada bu malzemelerin kalitelerinin doğru olarak belirlenmesi gerekmektedir.
LIBS, uzun yıllardır varlığını sürdürmektedir ve esas olarak laboratuvar tipi analiz cihazlarında kullanılan bir tekniktir, ancak şu anda taşınabilir bir el tipi analiz cihazında da mevcuttur, bu nedenle analiz, üretim sürecinde ve bitmiş ürünler üzerinde gerçekleştirilebilir.
Paslanmaz çelik analizlerinde özellikle L ve H kaliteler arasındaki ayrım yapabilmek önemlidir. Düşük karbonlu, “L sınıfı” paslanmaz çelikler <% 0,03 karbon içerirken, bunun üzerinde konsantrasyonlara sahip olanlar yüksek karbonlu, “H Sınıfı” paslanmaz çelikler olarak kabul edilir. LIBS analiz cihazları tarafından analiz edilen çoğu elementin dalga boyu 200 nm’nin üzerindedir. 200 nm’nin altında elementlerin ölçümlerinde hava önemli bir sorun haline gelir. (nm = nanometre, metrenin milyarda birine eşit bir uzunluk birimidir.) 193 nm dalga boyuna sahip karbon yukarıdaki bahsedilen 200 nm’nin altında dalga boyuna saihp olduğu için havadan kaynaklı ölçüm problemleri yaşamaktadır.
200 nm altında dalga boyuna sahip karbonun ölçümlerinin doğru yapılabilmesi için ortamdaki havanın uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu nedenle yüksek saflıkta argon gazı kullanılarak L kalite paslanmaz çeliklerdeki gibi düşük karbonlu malzemelerin analizleri doğru ve hassas şekilde yapılabilmektedir. (Paslanmaz çeliğin “L” kaliteleri, kaynak sonrası ekstra korozyon direnci sağlamak için kullanılan düşük karbonu gösterir.) Argon gazı, LIBS analizi sırasında plazma oluşumunu stabilize etmek ve desteklemek için kullanılır. Ek olarak, küçük dalga boyları yayan karbonun tespitine izin vermek için plazma etrafındaki hacmi temizler.
Yüksek saflıkta argon gazına gerek duyulsa bile, yeni elde taşınır LIBS analiz cihazıyla, optik emisyon spektrometrelerde kullanılan 10 veya 50 litrelik büyük argon tüplerine ihtiyaç duyulmamaktadır. Elde taşınan LIBS analiz cihazlarına, doğrudan monte edilen küçük bir kartuş kullanır. Böylelikle her zaman aynı aynı argon kalitesine ulaşılmaktadır. Bu, doğru ve hassas sonuçlar için kritiktir öneme sahiptir. Her analizde karbonu doğru analiz ederek anında karbon eşleniği otomatik olarak analiz sonuçlarına eklenmektedir.
Argon söz konusu olduğunda, en iyi yol, yanma bölgesinin tam olarak sızdırmaz hale getirilmesini sağlamaktır. LIBS analiz cihazlarında yanma bölgesine verilen argon gazının tamamen sızdırmaz olduğunun, LIBS analiz cihazı tarafından operatörlere bilgisinin iletilmesi önemlidir. Böylece argon gazının yanma holünden kaçmasından kaynaklı hatalı okumalar önlenmektedir. Piyasadaki bazı LIBS analiz cihazları, bu sızdırmazlık bütünlüğü göstergesine sahip değillerdir ve bunun yerine argon ile hava karışmasını önlemek için aşırı argon gazını ortama vermektedirler. Bu, onu kullanışlı kılan, ancak bütüncül olmayan bir tasarımdır. Sonuç olarak, bir miktar hava saf argon ile karışabilir ve karbon ölçüm hassasiyetini bozabilmektedir. Sonuç olarak, özellikle çok düşük karbon seviyelerinin analizleri için kısa ve uzun vadeli kararlı okumalarda performans kayıplarına neden olmaktadır. Argon sızdırmazlığına sahip olmayan LIBS analiz cihazları, kullanıcılar tarafından daha fazla teste tabi tutulmalıdır. Ancak tekrarlanabilirlikte problemler olacağı görülebilmektedir.
Argon sızdırmazlığına sahip Niton Apollo LIBS analiz cihazıyla düşük ve yüksek karbon seviyelerinde hem kısa hem de uzun dönemli yüksek tekrarlanabilirliğe sahip doğru ve hassas okumalar kullanıcılara sunulmaktadır.
Yazının orjinali: https://www.thermofisher.com/blog/metals/the-advantage-of-sealed-argon-in-libs-analyzers-for-pmi-of-steel/