XRF ou LIBS, quel analyseur choisir ?

Cet article présente les éléments qui peuvent orienter le choix d’un spectromètre portable :

• Pourquoi est-ce important de vérifier les matériaux ?
• Quelles sont les différences entre les technologies XRF et LIBS ?
• A quoi devez-vous penser avant d’acheter un analyseur ?

Pourquoi est-ce important de vérifier les matériaux ?

C’est important de vérifier les matériaux pour les missions critiques telle que la vérification d’équipements dangereux et pour éviter des temps d’arrêt. C’est aussi important pour éviter la perte de profit, et ne pas avoir à retravailler les produits. Finalement, c’est important pour prouver la qualité de l’entreprise, ne pas avoir de problème en contrôle qualité.

Il existe plusieurs méthodes de vérification des matériaux :

• Les méthodes traditionnelles comme le tri visuel ou manuel, le test avec des aimants, le test d’étincelles, le test avec des acides chimiques. Ce sont des anciennes méthodes avec des résultats inexacts et elles requièrent du temps parce qu’elles doivent être combinées. Elles ne sont pas efficaces pour séparer les nuances d’alliage.

• La spectroscopie :
  1. Spectromètres de laboratoire : technologie fixe, salariés très qualifiés, rendement faible.
  2. Spectromètres d’émission optique mobiles : technologie mobile, difficile à manœuvrer, qualification des opérateurs, débit moyen.
  3. Spectromètres XRF et LIBS portables : technologie portable, facile à utiliser, « point-and-shoot » (il suffit de viser l’échantillon et d’effectuer la mesure), le débit est rapide.

Comment savoir si vous avez besoin de la technologie XRF ou bien de la technologie LIBS ?

Quelles sont les différences entre la XRF et le LIBS ?

La XRF, spectrométrie à fluorescence X, utilise un tube à rayons X et permet de mesurer l’émission secondaire des rayons X. Cette technologie requiert une préparation minimale voire aucune préparation d’échantillon. Cette technologie va permettre d’analyser la gamme d’aciers suivante : Fe, Cr, Ni, Mn, Mo, Si, P, S, Cu, Co, Al, Ti, V, Nb, W, etc.

Le LIBS, laser induced breakdown spectroscopy, utilise un laser à haute puissance et permet de mesurer l’émission de lumière. Cette technique nécessite une préparation d’échantillon. Avec un spectromètre LIBS portable, on peut analyser la gamme d’éléments suivants : Fe, C, Cr, Ni, Mn, Mo, Si, Cu, Co, Al, Ti, V, Nb, W.

La XRF et le LIBS sont des technologies complémentaires.

Analyse des métaux : gamme d’éléments analysés par les spectromètres XRF et LIBS de notre partenaire Thermo Scientific.

🔗 Comment fonctionne la technologie XRF ?

🔗 Comment fonctionne la technologie LIBS ?

A quoi devez-vous penser avant d’acheter un spectromètre ?

1-Un spectromètre pour quelle application ?

Pensez aux échantillons que vous analysez. S’agit-il de matériaux connus ou inconnus ? Souhaitez-vous analyser des solides, des liquides, des poudres ? Avez-vous besoin d’une méthode non destructive ?

Votre choix s’orientera vers la XRF si :

• Vous avez besoin d’une méthode non destructive ;
• Vous ne connaissez pas les matériaux analysés ;
• Vous analysez des liquides, poudres et solides ;
• Vous travaillez dans les domaines suivants : métaux, minerais, métaux précieux, sols, biens de consommation, plomb dans les peintures, etc.

Votre choix s’orientera plutôt vers le LIBS si :

• Vous pouvez vous permettre une méthode légèrement destructive ;
• Vous analysez des échantillons avec des matériaux connus ;
• Vous analysez des échantillons solides ;
• Vous travaillez dans le domaine métallurgique.

2-Avez-vous besoin d’analyser le Carbone ?

Le carbone est un élément clé de l’acier. Il est ajouté à de faibles teneurs de 0.005% à 1.2%. L’ajout du carbone dans les aciers permet d’améliorer certaines propriétés telles que la résistance à la corrosion, la ductilité, la dureté, etc.

🔗 Pourquoi analyser le carbone ?

Si vous avez besoin d’analyser le carbone, alors votre choix s’orientera vers un analyseur LIBS. Ce n’est pas possible d’analyser du carbone avec un spectromètre à fluorescence X. Sachez qu’avec un analyseur LIBS, des consommables sont requis.

3-Dispositions réglementaires de sécurité

La sécurité des opérations est un élément essentiel de tout programme de vérification du matériel. Les deux technologies nécessitent une formation à la sécurité pour comprendre les risques inhérents.

Des formations d’utilisation sont organisées pour les deux types de technologie.

Pour un analyseur XRF, il faut effectuer une déclaration auprès de l’ASN et disposer d’une Personne Compétente en Radioprotection (PCR).

Pour un analyseur LIBS, il est recommandé de porter des lunettes de protection.

4-Temps pour la formation

Considérez le niveau de compétence de votre personnel et le temps que vous pouvez consacrer à la formation. Avez-vous le temps de vous occuper des procédures de préparation d’échantillons tous les jours ? au nettoyage des appareils ?

Pour la technologie XRF :

• La formation dure seulement une demi-journée ;
• Il n’y a pas ou très peu de préparation d’échantillons ;
• Il n’y a pas de configuration quotidienne à prévoir ;
• Il n’y a pas besoin de nettoyer les instruments quotidiennement.

Pour la technologie LIBS :

• La formation dure moins d’une journée ;
• La préparation d’échantillons est nécessaire ;
• Il faut prévoir des paramétrages périodiques ;
• Un nettoyage d’instruments occasionnel est requis.

Résumé des technologies XRF et LIBS

Les forces de la fluorescence X :

• Analyse élémentaire portable Mg à U ;
• Méthode non destructive ;
• Facilité d’utilisation et de maintenance ;
• Nombreuses applications possibles ;
• Technologie reconnue, grand nombre d’utilisateurs dans le monde ;
• Méthode « Point-and-shoot ».

Les points de vigilance de la XRF :

• Impossibilité d’analyser le Carbone ;
• Selon l’application, les temps d’analyse sont variables.

Les forces de la technologie LIBS :

• Analyse du Carbone ;
• Sépare les nuances L et H des aciers ;
• Calcule le carbone équivalent ;
• Résultats proches de ceux du laboratoire ;
• Temps d’analyse fixe, début rapide ;
• Méthode « Point-and-shoot ».

Les points de vigilance du LIBS :

• Abrase la surface de l’échantillon ;
• Préparation d’échantillon nécessaire ;
• Paramétrage périodique nécessaire ;
• Nettoyage des instruments ;
• Consommables nécessaires ;
• Impossibilité de détecter le soufre et le phosphore.

Les spectromètres de dernière génération :

• pour la XRF :  FEnX-T, Niton XL5 et XL2 Plus ;
• pour le LIBS : Niton Apollo.

Qu’est-ce qu’un élément ? quel rapport avec les métaux et les alliages ?

Un élément est une substance pure qui ne peut pas être chimiquement décomposée en une substance plus simple. Un atome est la plus petite unité que l’on trouve dans un élément. On connaît 118 éléments. Ils sont classés dans le tableau périodique.

Le métal : Élément chimique caractérisé par une forte conductivité thermique et électrique, un éclat particulier dit « éclat métallique », une aptitude à la déformation et une tendance marquée à former des cations. (définition du Larousse)

Un alliage : Produit métallurgique résultant de l’incorporation à un métal d’un ou de plusieurs éléments (métalliques ou non), effectuée dans le but de modifier certaines de ses propriétés ou même de lui conférer des propriétés nouvelles. (définition du Larousse)