LIBS para Identificación Positiva de Materiales (PMI): ¿Mejor que el XRF?

Si eres un maníaco del metal, seguro ya debes saber sobre el XRF y lo básico que es en la Identificación Positiva de Materiales, y si no, aquí hay un artículo útil sobre eso.

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Pero hay otro método que es perfectamente capaz de realizar muchas aplicaciones de prueba de PMI para la identificación de metales y es, sin duda, una opción muy rentable.

En este artículo, vamos a explorar:

¿Es mejor que XRF? Como todo lo demás en la vida, depende. Puedes leer este artículo completo y sacar tus conclusiones. Desafortunadamente, existe una sorprendente cantidad de información errónea y confusión en torno a esta tecnología. Es una buena idea profundizar y cubrir todo lo que es importante saber sobre LIBS (específicamente, LIBS portátil). La pregunta obvia para empezar es ¿Qué es LIBS portátil? La espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) es el uso de un láser en lugar de una chispa o radiación para crear emisiones de luz que un detector y un analizador pueden usar para determinar la química de un metal y proporcionar identificación de aleaciones utilizando una biblioteca de grados.

¿Cómo funciona LIBS?

LIBS significa espectroscopia de ruptura inducida por láser. En realidad, pertenece a la misma familia de OES (espectroscopia de emisión óptica). Simplemente usa un láser en lugar de una chispa.

Cómo funciona:

1. Quema y vaporiza el metal con un láser.
2. Esto hace que los elementos del material emitan luz.
3. El detector mide esa luz.
4. El analizador determina la química y la composición del metal.
5. Compara los porcentajes, la química y la composición con una biblioteca de grados.

Así es como puede decirse si tienes acero inoxidable 316, aluminio 6061, aluminio 6063, etc.  

¿Cuánto tiempo lleva disponible LIBS?

El LIBS portátil solo ha existido durante 7 u 8 años, pero la tecnología en sí tiene en realidad unos cincuenta años. Se ha limitado a los instrumentos de mesa de laboratorios, pero los nuevos avances tecnológicos han hecho posible minimizar el láser manteniendo un alto rendimiento. Esto es lo que hace posible su uso en un formato portátil, el LIBS portátil que ves hoy.

¿Por qué utilizar LIBS de mano para PMI?

Algunas de las ventajas y desventajas de usar LIBS portátil, para que comprendas por qué deberías considerar usarlo en lugar de un XRF portátil son:

Ventajas

• Es el método más rápido de prueba de PMI. Identificación del grado de aleación en 1-3 segundos.
• Los tiempos de prueba de medición no varían. Independientemente del metal que se esté probando, los tiempos de prueba siempre serán los mismos. Esto elimina una fuente clave de falsos positivos y confusión de materiales.
• Sin radiación de rayos X. Sin radiación ionizante, no hay riesgo de exposición accidental a peligros durante la prueba.
• Menos regulaciones. La mayoría de los estados y países no tienen una regulación estricta de los analizadores LIBS.
• Mejor rendimiento en elementos ligeros. El LIBS portátil es adecuado para elementos como litio (Li), berilio (Be), magnesio (Mg), aluminio (Al) y silicio (Si).
• El costo de propiedad más bajo. Un diseño resistente sin piezas costosas y frágiles conduce a menos reparaciones y costos más bajos durante la vida útil del analizador LIBS portátil.

Ventajas y desventajas del LIBS sobre el XRF

Desventajas

• Quema la superficie del metal. Si bien generalmente no afecta la integridad mecánica del material, las especificaciones del producto terminado puede que no permita la pequeña marca de quemado que deja un LIBS portátil.
• A menudo se requiere entrenamiento para romper los hábitos de XRF. Si bien una pistola LIBS de mano se parece mucho a una pistola XRF de mano, son tecnologías muy diferentes. Los usuarios que intentan usarlo exactamente como un XRF pueden encontrar resultados inconsistentes durante la prueba inicial.
• Se requiere contacto directo con metal base limpio. Esto puede requerir más preparación de la muestra de la que el usuario está acostumbrado.
• Menor precisión a niveles de traza. Si bien esto siempre depende del tipo de metal y del elemento que se mida, generalmente se recomienda usar XRF de mano u OES portátil cuando se necesita alta precisión y exactitud en los niveles más bajos.
• No recomendado para aleaciones pesadas. El LIBS portátil no es adecuado para aleaciones como el tungsteno (W). Es posible que pueda identificar el tungsteno, pero tendrá dificultades para proporcionar valores precisos de otros elementos que puedas estar buscando.

Errores comunes que se deben evitar al usar LIBS de mano

Sin la formación o la comprensión adecuadas, las personas pueden cometer errores con los LIBS portátiles. Estos errores han dado lugar a conceptos erróneos sobre el rendimiento y la viabilidad de LIBS frente a XRF de mano. En su mayor parte, se reduce a la preparación de muestras.

Por un lado, el XRF:

• Puede tener algo de contaminación en la superficie (pero no mucha).
• La preparación no tiene por qué ser perfecta.
• No es necesario tener un contacto perfecto con el metal para obtener un resultado (aunque los resultados variarán más).

Por otro lado, con LIBS portátil:

• Necesitas un contacto perfecto.
• Se necesita una superficie limpia en el metal base.
• Sin óxido ni corrosión.
• Sin superficie sucia.
• Sin revestimientos.

Todo esto se interpondrá en el camino. La preparación de la muestra es muy importante y no toma tanto tiempo como crees cuando se hace correctamente.

Con LIBS es muy importante tener una superficie limpia y lograr un contacto perfecto. Si intentas usarlo como un XRF portátil, probablemente obtendrás resultados inconsistentes porque los contaminantes de la superficie tendrán un impacto mayor. Lamentablemente, la falta de capacitación y comprensión ha llevado a estos errores comunes. Más allá de la preparación de muestras, aquí hay tres consejos adicionales que debes conocer para que puedas ser un maestro en LIBS:

• LIMPIEZA: asegúrate que la ventana del analizador esté limpia.
• PREPARACIÓN: asegúrate que la superficie de la muestra se haya preparado para la prueba.
• CONTACTO: asegúrate que la superficie de la muestra esté en completo contacto con el analizador.

Conclusiones de LIBS

• LIBS es la tecnología PMI más rápida y segura disponible.
• La formación adecuada en LIBS es fundamental para obtener resultados positivos.
• No es XRF, no lo uses como uno.
• Si entrenas para ello, puedes aprovechar los beneficios del método más rápido y seguro.
• LIBS tiene el menor costo de propiedad.