طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس ( XRF ) یکی از روش های پیشرفته آنالیز عنصری مواد جامد است که به دلیل سرعت بالا ، دقت قابل قبول و عدم نیاز به آماده سازی پیچیده نمونه ، در صنایع مختلف کاربرد وسیعی دارد . دستگاه های XRF به ویژه در شناسایی کمی و کیفی عناصر شیمیایی در نمونه ها بسیار مفید واقع شده اند .این دستگاه با بهره‌گیری از فناوری فلورسانس اشعه ایکس به کاربران این امکان را می‌دهد تا بدون تخریب نمونه، ترکیب شیمیایی آن را شناسایی کنند.
ریشه فناوری XRF به اوایل قرن بیستم باز میگردد ، زمانی که دانشمندان کشف کردند مواد مختلف هنگام تابش پرتو ایکس، فلورسانس منحصر به فردی ساطع میکنند ؛ در دهه 1950 نخستین دستگاه های XRF رومیزی به بازار آمدند ، با پیشرفت فناوری نیمه های دهه 1980 دستگاه های XRF قابل حمل توسعه یافتند .
امروزه دستگاه های XRF با قابلیت تحلیل پیشرفته ، نرم افزار های دقیق و طراحی ارگونومیک همچون دستگاه X550، Vanta از شرکت های SciAps و OLYMPUS آمریکا در دسترس هستند.
طبق نظر سایت spectro :
دستگاه‌های XRF به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به متخصصان صنایع مختلف امکان انجام سریع و دقیق آنالیز عنصری را هر کجا و هر زمان بدهند.چه در محل پروژه باشید، چه در آزمایشگاه یا خط تولید، آنالایزرهای XRF نتایج قابل اعتماد ارائه می‌دهند، روند کار را ساده میکنند و به بهبود تصمیم‌گیری کمک میکنند. این آنالایزرهای قابل حمل به خاطر مقاومت بالا و اطمینان‌پذیری در محیط‌های کاری سخت مشهور هستند. آن‌ها با استفاده از فناوری‌ها و طراحی‌های نوآورانه، قادر به شناسایی فلزات و غیر فلزات با نتایجی تکرارپذیر و با کیفیت آزمایشگاهی هستند. رابط کاربری ساده و ارگونومی کارآمد، استفاده از آن‌ها را بسیار آسان کرده است.
در مرحله اول ، پرتو ایکس از منبع ( معمولا یک لوله پرتو ایکس ) به سطح نمونه تابانده میشود ؛ این پرتو با انرژی
بالای خود توانایی برانگیخته کردن الکترون های درون اتم ماده را دارد .
پرتو ایکس باعث بیرون رفت الکترون از لایه های داخلی اتم میشود ؛ انرژی این فوتون منحصر به نوع عنصر است .
در هنگام جابجایی الکترون ، انرژی مازاد به صورت فوتون پرتو ایکس
ثانویه منتشر میشود ؛ انرژی این فوتون منحصر نوع عنصر است .
دستگاه XRF انرژی و تعداد فوتون های منتشر شده را اندازه گیری میکند
و با مقایسه با پایگاه داده عناصر ، نوع و غلظت عنصر را تعیین می نماید .
برای EDXRF و کریستال های انکساری برای WDXRF
. تعیین ترکیب سنگ ، خاک و کانی ها . ( دستگاه XRF مدل X200، X50 و X505 )
. شناسایی غلظت فلزات مانند : مس ، نیکل ، آهن و طلا .
. شناسایی سریع نوع آلیاژ ها .
. کنترل کیفیت مواد اولیه و محصول نهایی .
روش XRF برای تشخیص طیف وسیعی از عناصر، به‌ویژه فلزات سنگین، دقت و پایداری بالایی دارد، در حالی که روش LIBS در شناسایی عناصر سبک مثل لیتیوم و برلیم عملکرد بهتری دارد. انتخاب بین این دو فناوری به نیاز پروژه و شرایط محیطی بستگی دارد. علاوه بر این دو روش، دستگاه رادیوگرافی X نیز یکی از فناوری‌های پرکاربرد در حوزه آنالیز غیرمخرب (NDT) است که برای تصویربرداری داخلی مواد و شناسایی عیوب ساختاری استفاده میشود.
| ویژگی | دستگاه پرتابل XRF | دستگاه پرتابل LIBS |
|---|---|---|
| روش تحلیل | فلورسانس پرتو ایکس | اسپکتروسکوپی ناشی از پلاسما لیزری |
| آمادگی نمونه | حداقل یا بدون آمادگی | نیاز به آمادگی سطح بالا |
| دقت و حساسیت | دقت بالا در عناصر سنگین و متوسط | حساسیت بالا به عناصر سبک و متوسط |
| عناصر قابل تشخیص | عناصر از منیزیوم تا اورانیوم | قابلیت شناسایی کربن در استیل ها و سایر عناصر سبک و سنگین |
| عمق تحلیل | چند میکرون تا میلیمتر«سطحی» | چند میکرون«سطح بسیار سطحی» |
| سرعت آنالیز | چند ثانیه تا چند دقیقه | معمولا چند ثانیه |
| کاربردهای رایج | صنایع نفت و گاز ،فلزات گرانبهاو مواد معدنی | صنایع نفت و گاز ،فلزات گرانبهاو مواد معدنی |
| قیمت و هزینه نگهداری | معمولا کمتر از LIBS | معمولا بالاتر به دلیل تکنولوژی پیچیده تر |
| حمل و نقل و کاربری | سبک و قابل حمل | سبک ولی معمولا حساس تر به ضربه و لرزش |
برای دستیابی به نتایج دقیق و معتبر ، کالیبراسیون دستگاه اهمیت بالایی دارد ؛ روش مرسوم شامل استفاده از چک سمپل SS316 همراه دستگاه می باشد.
برای استفاده صنعتی از دستگاه آنالیز شیمیایی به روشXRF ، رعایت استاندارد هایی مانند : ASTM E1621 ، ISO 3497 ، ISO 14596 ضروری است ؛ این استاندارد ها روش معتبر برای آماده سازی نمونه ، کالیبراسیون و گزارش دهی را مشخص میکنند .نکاتی که باید قبل از خرید دستگاه آنالیز فلز XRF در نظر بگیرید:هنگام خرید باید به چند فاکتور کلیدی توجه شود:
برخی از فروشندگان معتبر ایرانی دستگاه‌های آنالیز فلز XRF را با خدمات پس از فروش، آموزش کار با دستگاه، و کالیبراسیون اولیه ارائه میکنند.قبل از خرید حتماً از فروشنده تقاضای آنالیز آزمایشی نمونه مورد نظر خود را داشته باشید.
دستگاه‌های آنالیز فلزات بر اساس نوع فناوری و محل استفاده به چند گروه کلی تقسیم می‌شوند. در زیر برخی از رایج‌ترین انواع آن‌ها را معرفی می‌کنیم:
دستگاه XRF پرتابل (قابل حمل)
دستگاه XRF رومیزی
دستگاه‌های LIBS
دستگاه آنالیز طیف سنجی نوری (OES)
برندهای معتبر زیادی در زمینه تولید دستگاه آنالیز فلز XRF فعالیت دارند که هر کدام مزایا و تخصص‌های خاص خود را دارند. در ادامه با چند نمونه از برندهای برتر آشنا می‌شویم:
Olympus آمریکا
Sciapsآمریکا
انتخاب برند مناسب بستگی به نیاز، بودجه و نوع کاربرد دارد. پیشنهاد میشود قبل از خرید از مشاوره فنی استفاده کنید.
نتیجه گیری : طیف سنجی فلورسانس پرتو ایکس (XRF ) یکی از پیشرفته ترین ، سریع ترین و دقیق ترین روش های آنالیز شیمیایی غیر مخرب است که در طیف وسیعی از صنایع و علوم کاربرد دارد ، با شناخت صحیح اصول ، مزایا ، محدودیت ها و روش های بهینه سازی ، میتوان از این فناوری برای ارتقاء کیفیت تولید ، حفاظت از محیط زیست و پیشرفت تحقیقات علمی بهره برداری کرد .
تقریباً تمام فلزات رایج مانند آهن، مس، سرب، روی، آلومینیوم، نقره، طلا و حتی عناصر نادر مانند لانتانیدها توسط XRF قابل شناسایی هستند.
بله، اگرچه دستگاه‌های پرتابل بسیار کاربرپسند طراحی شده‌اند، اما برای استفاده دقیق و صحیح، گذراندن یک دوره آموزشی کوتاه توصیه میشود.
کاملاً بله. بسیاری از مدل‌های XRF قابلیت تشخیص غلظت طلا، پلاتین و نقره را با دقت بالا دارند و در صنعت طلا و جواهر کاربرد فراوانی دارند.
در ایران و بسیاری کشورها، برای واردات و استفاده از دستگاه‌های دارای اشعه ایکس، دریافت مجوز از سازمان انرژی اتمی یا مراکز نظارتی مشابه الزامی است.
در صورت نگهداری مناسب و کالیبراسیون دوره‌ای، این دستگاه‌ها معمولاً بین ۵ تا ۱۰ سال به خوبی کار میکنند.
شرکت کاوشکاران از سال ١٣٧٦ تاسیس شده و پیشروترین تأمین کننده NDT، QC و تجهیزات بازرسی در سراسر ایران می باشد.
