Главная/ Статьи/ Портативный лазерный спектрометр что это такое и как работает

Портативный лазерный спектрометр что это такое и как работает

Портативный лазерный спектрометр: современный подход к экспресс-анализу металлов и сплавов

Что такое портативный лазерный спектрометр?

Портативный лазерный спектрометр — это высокотехнологичное устройство, предназначенное для быстрого и точного определения химического состава металлических образцов и сплавов. В основе его действия лежит метод лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии (LIBS — Laser-Induced Breakdown Spectroscopy), при котором на поверхность материала подаётся мощный импульс лазера, вызывающий образование микроплазмы. Анализируя спектр излучения этой плазмы, прибор определяет содержание различных химических элементов в образце.

Главной особенностью таких устройств является их портативность — компактные размеры и автономное питание позволяют проводить анализ в полевых, складских и производственных условиях, без необходимости транспортировки образцов в лабораторию.

Принцип действия

Принцип работы портативного лазерного спектрометра состоит из нескольких этапов:

Фокусировка лазерного импульса на поверхности анализируемого материала.
Образование микроплазмы в результате испарения материала в точке воздействия.
Регистрация спектра излучения плазмы, в котором каждая химическая составляющая даёт уникальную спектральную «подпись».
Сопоставление полученных данных со встроенной базой эталонных спектров и вычисление массовой доли каждого элемента.

Метод LIBS позволяет проводить многокомпонентный анализ с высокой чувствительностью — от ppm (млн⁻¹) до процентных значений.

Какие элементы можно определить?

Современные портативные лазерные спектрометры способны определять содержание широкого набора элементов, включая:

Основные конструкционные элементы: Fe, Al, Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, Ti.
Легирующие и микроэлементы: C, Si, Mo, Nb, V, Co, W, Sn, Pb.
Особо лёгкие элементы: Be, Mg, B — что важно, так как не все технологии способны эффективно определять эти элементы.

Определение углерода (C) — ключевая функция, необходимая для точного распознавания марок сталей (например, различие между углеродистой и нержавеющей сталью).

Преимущества портативных лазерных спектрометров

Мобильность и автономность

Работа от аккумулятора, лёгкий корпус, возможность переноски и использования в труднодоступных местах.
Идеален для работы вне лабораторных условий: на стройплощадках, в цехах, на приёмных пунктах металлолома и др.

Скорость анализа

Результаты анализа доступны за 1–5 секунд — критично важно для оперативного контроля.

Безразрушительный метод

Образец практически не повреждается. Иногда требуется лишь лёгкая зачистка поверхности.

Минимальные требования к подготовке

Не нужно вырезать, размалывать или плавить образец.

Интеграция с цифровыми системами

Современные модели имеют встроенные дисплеи, модули Wi-Fi/Bluetooth, возможность подключения к ERP-системам и выгрузки данных в облако.

Области применения

🔩 Металлургия и машиностроение

Проверка химического состава на этапе литья, ковки, термообработки.
Контроль качества заготовок, деталей и конструкций.
Обратная идентификация неизвестных образцов.

🧪 Приёмка металлопроката

Входной контроль сырья перед запуском в производство.
Сравнение с паспортными данными поставщика.

🏭 Сортировка металлического лома

Быстрое разделение черного и цветного лома по типу сплава.
Отделение легированных сталей и сплавов с добавками редкоземельных элементов.

🧰 Ремонт и техническое обслуживание

Оценка материалов при ремонте трубопроводов, турбин, корпусов и других объектов, особенно когда чертежей или паспортов нет.

🧬 Научные и образовательные учреждения

Проведение элементного анализа в учебных и исследовательских целях.

Модель	Метод анализа	Определяемые элементы	Ключевые особенности
ЛИС 01	LIBS (лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия)	Fe, C, Si, Mn, Cr, Ni, Cu, Al, Mg, Zn, Sn, Pb, Mo, Ti, Nb, V, W, Ag, Au и др.	Включён в Госреестр СИ РФ (№ 69700-17). Анализирует чёрные и цветные металлы. Время анализа ~1 секунда. Оснащён 5-дюймовым дисплеем, встроенным термопринтером и Wi-Fi. Питание от аккумулятора или сети 220 В. Автономная работа до 200 измерений.
ЛИС 02	LIBS	Al, Mg, Cu, Zn, Pb, Sn, Ti и др.	Оптимизирован для анализа цветных металлов и сплавов. Точно определяет состав алюминиевых, медных и других сплавов. Ударопрочный корпус, компактные размеры. Удобен для работы в пунктах приёма металлолома. Имеет встроенный дисплей, быстрая идентификация сплавов.
ЛИС 03	LIBS	Fe, C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, Nb, W, Ti, Zr, Cu, Al, Mg и др.	Расширенная модель с улучшенной оптикой и программным обеспечением. Поддержка анализа углерода и тяжёлых легирующих элементов. Подходит для анализа сложных сталей, суперсплавов и цветных металлов. Поддерживает серийный и одиночный режим, оснащён аккумулятором, Wi-Fi и эргономичным корпусом.

Ограничения технологии

Хотя портативные лазерные спектрометры обладают массой преимуществ, важно учитывать и некоторые ограничения:

Поверхностный анализ: глубина анализа составляет доли миллиметра.
Чувствительность к загрязнениям поверхности: наличие краски, окалины, ржавчины может повлиять на точность.
Не подходит для неметаллических материалов: для анализа пластмасс, жидкостей или органики требуются другие методы (например, Раман или ИК-спектроскопия).

Заключение

Портативные лазерные спектрометры — это не просто удобные устройства, а мощные аналитические инструменты, которые кардинально изменили подход к контролю качества материалов. Благодаря высокой скорости, точности и мобильности они становятся неотъемлемой частью современного производственного цикла и логистики. Особенно востребованы они в тех областях, где критична идентификация металлов и сплавов в режиме реального времени — от приёмки сырья до оценки готовой продукции.

С каждым годом эти приборы становятся доступнее, легче и «умнее», что делает их внедрение актуальным практически для любого предприятия, работающего с металлами.