在合金分拣、土壤筛查、刑侦鉴定等现场应用中,不同类型的手持式光谱仪因其激发源和检测原理的差异,形成了三条主要技术路线:手持式X射线荧光光谱仪(HH-XRF)、手持式激光诱导击穿光谱仪(HH-LIBS)以及少量用于特殊场景的手持式拉曼光谱仪。理解它们的区别,有助于用户根据材料、元素、环境与法规要求做出最经济、最安全的选择。
HH-XRF:最普及的“金属身份证”
手持式XRF利用微型X射线管(通常40–50 kV,4–5 W)轰击样品,使原子内层电子逸出并产生特征X射线荧光。硅漂移探测器(SDD)可在2–3秒内给出Mg-U之间元素的半定量结果。其优势是无需氩气、无需耗材,整机含电池仅1.2–1.5 kg,防护等级普遍达到IP54或IP65,可在雨雪、粉尘环境下工作。局限在于对轻元素(C、Al、Si)灵敏度低,且需遵守辐射安全法规,部分国家要求操作员持证。
HH-LIBS:轻元素“快刀”
LIBS采用1064 nm调Q激光在样品表面微秒级烧蚀,产生等离子体羽,通过光栅光谱仪分析其原子发射谱线。由于激光直接蒸发样品,无需X射线,不受辐射监管,且对Li、Be、B、C、Mg等轻元素检出限可达ppm级,在铝合金、锂电回收、地质勘探中日益流行。缺点是激光烧蚀留下约100 µm微坑,对贵金属或成品件需评估“微损”接受度;此外,强光屏蔽罩必须紧贴样品,曲面或高温表面需额外适配器。
HH-Raman:有机物“指纹库”
手持式拉曼光谱仪以785 nm或1064 nm激光作激发源,通过非弹性散射识别分子振动模式,主要用于毒品、爆炸物、药品原辅料及高分子快速鉴别。其优势是不接触、不破坏、无需样品制备;劣势是荧光干扰大,深色或混合样品需算法降噪,且对金属元素无能为力。
选型要点
若目标是合金牌号(如304/316L)或RoHS筛查,HH-XRF性价比最高;若需测铝合金中的Li、Be或钢中的C,HH-LIBS更胜任;若面对毒品、塑料、药品,HH-Raman是唯一手持方案。随着激光器、探测器和算法的迭代,三者在重量、速度、精度上的差距正不断缩小,用户可依据“元素-基体-法规-预算”四要素做出最优决策。
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