光谱分析技术是目前最为常见的润滑油中金属磨粒的检测方法，具有方便、灵敏度高、可同时分析多元素等优点。常用的光谱分析方法有旋转盘电极式原子发射光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射法等。分析结果受到磨粒尺寸的影响，油液中粒径小于10μm的金属磨粒能够被有效检测，但对于粒径不小于10μm磨屑的检测灵敏度较低，单一的光谱分析方法不能测定各粒径的磨粒，无法满足磨损状态监控的需求。
X射线荧光能谱仪检测时不受磨粒尺寸的限制，能够分析润滑油过滤器上的大颗粒磨屑，已开始应用于润滑油的监控领域。美国联合油液分析中心在1994年使用X射线荧光能谱仪(EDXRF)分析了某发动机系统润滑油上的金属屑，中国空军也使用EDXRF监控发动机的磨损颗粒。从现有的研究来看，主要是使用薄膜制样法测定润滑油中的元素含量，但是该方法的操作过程复杂，需要对试样进行预处理，可能带来污染，影响检测精度和效率。郑山红和王永明两位研究人员使用 X射线荧光能谱仪直接分析了润滑油中磨粒金属元素的含量，并与原子发射光谱分析结果进行了对比，指出X射线荧光能谱仪能够有效检测润滑油中的磨粒。
1、试验方法
1.1 试剂与试验条件
试验仪器为X射线荧光能谱仪。标准试样选用多元素标油S-21，质量分数分别为10×10-6，30×10-6，50×10-6，100×10-6mg/kg，标准试样中含有21种元素，主要选取与Ti、Cr、Fe、Ni、Cu、Pb、Ag、Cd、Sn等9种元素进行分析。
大颗粒油样：将4mg粒径为15μm的纯铁粉及纯铜粉放入0.1kg的基础油中，充分混合均匀。
试样杯直径为24mm，杯底有3.6μm厚的Mylar试样支持膜。为了避免试样移取量的差异对分析结果造成影响，试样的加入量应保持一致，同时保证试样足够厚而不被X射线荧光穿透。
1.2 分析条件
在试验过程中，分析结果的可靠性主要受管电压、管电流、滤波片等的影响。针对不同的元素需要选择合适的管电压，若X射线管电压过低，则元素无法被正常激发，若管电压过高，则分子量大的元素会被激发，从而使背景峰高度增加，信噪比降低；通过调整管电流Dead Time(死区时间)来提高测量精度和测量效率，为了得到最佳的Dead Time，管电流选择自动功能,仪器软件将自动调整管电流，使其达到最佳的Dead Time；滤光片的选择要综合考虑待测元素的特点和背景干扰等因素。
在使用X射线荧光能谱仪进行分析时，如果针对每个元素单独进行分析，则分析时间较长。那么需要根据所测量的元素选择合适的分析条件，综合准确率和检测效率等因素，确定待测元素分析条件的最佳方案(见表1)。考虑到标准试样的数量和类型，选择线性法进行分析。
2、试验结果
2.1 准确性和精密度的测定
按照上述试验方法，使用S-21标油进行标定，建立工作曲线，然后对标油进行分析，分析结果如表2所示。由表2可知：对于低质量分数的试样，被测元素含量很低，分析结果误差略大，但在允许的范围内；而对于高质量分数的试样，相对误差和相对标准偏差较低，都在5%以内，这说明使用X射线荧光能谱仪分析润滑油中的磨粒具有较好的准确性和精密度。
2.2 检出限的测定
在仪器工作条件下，对不含分析元素的基础油进行多次检测，试样中某元素的检出限为
润滑油中各分析元素的检出限如表3所示。由表3可知：各元素的检出限为0.56~1.95mg/kg，说明该法具有较低的检出限。
2.3 标准油样分析结果对比
用原子发射光谱仪和X射线荧光能谱仪对S-21标油进行了分析，结果如表4所示。由表4可知：两种方法分析结果相差不大，说明X射线荧光能谱仪分析方法有较好的准确度。
2.4 实际油样分析结果对比
为了验证实际应用中X射线荧光能谱仪分析方法的准确性，选取3台航空发动机润滑油实际油样进行研究，分别用X射线荧光能谱仪和原子发射光谱仪进行测试，结果如表5所示。由表5可知：使用X射线荧光能谱仪和原子发射光谱仪测得的Fe、Cr等元素结果差别不大。与S-21标油相比，航空用润滑油中有抗氧剂、抗磨剂、抗腐蚀剂、无灰分散剂等，主要由C、H、O、N、P、S等元素组成，存在基体效应，会导致部分结果存在差异。综合来说，X射线荧光能谱仪和原子发射光谱仪测得的元素含量基本一致，验证了该方法的准确性，能满足日常分析的要求。
2.5 大颗粒油样分析结果对比
分别用X射线荧光能谱仪与原子发射光谱仪对大颗粒油样进行分析，结果如表6所示。由表6可知：原子发射光谱仪测得的 Fe、Cu元素含量很低，而X射线荧光能谱仪测得的元素含量远高于原子发射光谱仪，这说明X射线荧光能谱仪分析结果在检测润滑油大磨损颗粒时具有优越性。
3、结语
由试验结果可知：采用X射线荧光能谱仪对润滑油中的磨粒进行监控时，具有较高的准确性和精密度、较低的检出限，同时能够对大磨损颗粒进行有效检测，具有简便、准确、实用的特点。
在实际应用中，X射线荧光能谱仪分析的试样不经过前处理，无需制样，可直接放入试样杯中进行测定，简化了分析流程，还可以快速、多元素同时分析，但是对Na、Mg、Al、Si等轻元素的检测能力较差。
单一的检测方法不能对磨损状态进行充分、全面地分析，将X射线荧光能谱仪与其他分析方法一起应用，能够对磨损状态进行科学监控，提高故障检出率，保障设备安全稳定地运行。
