مقدمه
در سال ۱۸۹۵ پرتو ایکس توسط فیزیکدان آلمانی ویلهلم رونتگن کشف شد و به دلیل ناشناخته بودن ماهیت آن، پرتو ایکس نامیده شد. این ذارت با قرار داده شدن در میدان‌های مغناطیس و الکتریکی به هیچ وجه منحرف نمی‌شوند و قدرت نفوذ بسیار زیادی دارند و تقریباً از هر چیزی به جز استخوان و اوربیتال(d) می‌گذرند. اولین عکس پرتو ایکس از دست همسر رونتگن گرفته شد که انگشتر او به خوبی در عکس مشخص است. (تصویر زیر). این گمان که پرتوهای ایکس، امواج الکترومغناطیس با طول موج بسیار کوتاه هستند، به کمک یک آزمایش پراش دوگانه که در سال ۱۹۰۶ توسط سی.گ. بارکلا انجام گرفت، تأیید شد. اثبات قطعی ماهیت موجی پرتو ایکس در سال ۱۹۱۲ به وسیله فون لاوه ارائه شد، وی اولین جایزه فیزیک نوبل را در سال ۱۹۰۱ از آن خود کرد.
تاریخچه
در اوایل سال ۲۰۰۳، پارلمان اروپا قوانینی برای محدود کردن مقادیر عناصر خطرناک به کار رفته در مواد الکترونیکی و قطعات الکتریکی و قطعات الکتریکی تهیه کرد. این قانون، با عنوان رهنمود RoHS یا محدودیت مواد خطرناک (Restriction of hazardous substances) از تاریخ ۱ ژانویه ۲۰۰۶ اجرا شد. در آن زمان، محصولاتی که وارد کشورهای اتحادیه اروپا می شدند، به مستندات دقیق پیروی از قانون احتیاج داشتند و مسئولیت آن بر عهده عضو ایالت ها بود. مواد محدوده شده و حداکثر میزان محاز آنها به شرح زیر است:
Cadmium(Cd) < 100 ppm or 0.01%
Mercury(Hg) < 1000 ppm or 0.1%
Lead(Pb) < 1000 ppm or 0.1%
Hexavalent Chromium(Cr(VI)) < 1000 ppm or 0.1%
Polybrominated Biphenyls < 1000 ppm or 0.1%
Polybrominated Diphenyls < 1000 ppm or 0.1%
برای اطمینان از انطباق محصول در ساخت؛ تامین کنندگان، سازندگان، مونتاژ کنندگان و حتی بازیافت کننده ها باید آزمایش تایید را روی اجزا انجام دهند. بنابرقروناین، کارهای زیادی برای ساخت پروتکل های RoHS QA/QC جدید و توسعه برنامه های تجزیه و تحلیل انجام می شود. جایی که سرعت، دقت و مقرون به صرفه بودن بسیار مهم است.
دستگاه XRF چیست؟
XRF مخفف x-ray fluorescence می باشد و با استفاده از پرتوهای ایکس کار می کند. هدف استفاده از این دستگاه اندازه گیری طول موج و شدت پرتو X ثانویه از عناصر موجود در نمونه می باشد. خروجی دستگاه XRF، نمودار شدت پرتو ثانویه بر حسب انرژی می باشد ککه انرژی هر پیک نشان دهنده مشخصات هر عنصر و شدت هر پیک نشان دهنده میزان غلظت هر عنصر است.
دستگاه Delta XRF چه کاری انجام می دهد؟
دستگاه های دستی XRF، جهت شناسایی، تجزیه و تحلیل سریع و دقیق برای عناصر منیزیم(Mg) تا اورانیوم (U) بسته به مدل انتخاب شده ارائه می دهند. طراحی فوق العاده دستگاه آن را در برابر آب و گرد و غبار محافظت می کند. همچنین تکنولوژی internal heat sink این امکان را می دهد تا دستگاه در شرایط عملیاتی سخت قابل استفاده باشد.
دستگاه XRF، ابزاری ایداه آل برای بررسی مواد خطرناک (RoHS)
۲۰۰۰-Delta DS تجزیه و تحلیل کمی سریع کادمیوم، سرب، جیوه، کروم کل و برم کل و همچنین عناصر افزودنی را در مدت زمان ۳۰ ثانیه فراهم می کند. آنالیز سریع و غیرمخرب xlt، داده های لازم برای تصمیم گیری سریع را فراهم می کند. PCB ها، قطعات صفحه(برد)، بدنه های پلاستیکی، کابل ها، اتصال دهنده های آبکاری شده و غیره می توانند با این دستگاه آزمایش شوند.
غربالگری RoHS با استفاده از ۲۰۰۰-Delta DS، باعث کاهش تاخیر در تولید تجزیه و تحلیل های آزمایشگاهی می شود؛ در حالی که نتایج سریع و طبیعت غیرمخرب این آزمایش اجازه می دهد از حجم زیادی از مواد نمونه گیری انجام شود.
اساس کار دستگاه XRF
در دستگاه فلوئورسانس اشعه ایکس XRF، نمونه آنالیز به صورت جامد یا مایع در معرض اشعه پر قدرت X (اشعه ایکس اولیه) قرار می گیرد. همانطور که می دانیم بیشتر اتم ها چندین لایه اوربیتال االکترونی لایه (K،L،M و …) دارند. در دستگاه XRF هنگامی که پرتویی با انرژی بالا (طول موج کم) مانند اشعه X به اتم ها تابیده می شود انتقال الکترون از لایه های درونی تر به لایه های بالاتر صورت می گیرد. این انتقال الکترون به لایه های بالاتر باعث به وجود آمدن یک حفره خالی در لایه درونی اتم می شود و یک حالت ناپایدار ایجاد می گردد. در نتیجه ناپایداری اتم، یک الکترون از میان لایه ها ی خارجی تر به درون این حفره منتقل می شود. انتقال الکترون به درون حفره در لایه پایین تر با آزاد شدن انرژی همراه می باشد. این انرژی به صورت نور آزاد شده و مقدار آن برابر با اختلاف انرژی بین دو لایه ای می باشد که الکترون روی آنها جابجا می شود. این پرتو همان تابش فلورسانس اتم می باشد که اصطلاحاً اشعه ایکس ثانویه نامیده می شود و انرژی کمتر از پرتو X اولیه دارد.
اساس کار دستگاه XRF اندازه گیری انرژی و شدت این پرتو X ثانویه می باشد. اندازه گیری پرتو X ثانویه به دو روش WDS و EDS انجام می گیرد. در روش EDS هنگامی که پرتو X ثانویه از نمونه منتشر می شود، شدت و انرژی آن مستقیماً توسط دتکتور اندازه گیری می شود. اما در روش WDX ابتدا پرتو توسط یک کلیماتور (Collimator) به صورت موازی درآمده و سپس با برخورد به یک بلور آنالیز کننده (معمولا فلورید سدیمNaF ) همانند آنچه در دستگاه XRD اتفاق می افتد بازتابش یافته و توسط دتکتور اندازه گیری می شود.
مدل های مختلف دستگاه XRF Delta
ویژگی های کلیدی دستگاه XRF Delta
- لوله اشعه ایکس W 4، جریان حداکثر ۲۰۰ میکروآمپر به علاوه تنظیمات پرتوی بهینه
- چراغ های نشانگر آنالیز با قابلیت دید ۳۶۰ درجه
- صفحه نمایشی لمسی روشن، رسپانسیو و رنگی
- بلوتوث یکپارچه برای ورودی و خروجی داده ها
- دسته لاستیکی ارگونومیک برای بهتر گرفتن دستگاه
- پردازنده Floating point: فراهم کردن محاسبات بیشتر در زمان کمتر و الگوریتم های کالیبراسیون پیشرفته
- و غیره
کاربردهای دستگاه XRF Olympus Delta DS-2000
این آنالایزر، آنالایز شیمیایی دقیق برای مناطق صنعتی یا تجاری ارائه می دهد که به شرح زیر هستند:
-
- شناسایی مواد مثبت
- پردازش ضایعات
- معدن و اکتشاف
- ایمنی مصرف کننده
- آزمایش تست محیط زیست
- ایمنی مصرف کننده
- تجزیه و تحلیل عناصر سبک و آلومینیوم
قطعات همراه دستگاه XRF Olympus Delta DS-2000
دستگاه و قطعات آن در یک کیس(کیف) قابل حمل قرار دارند که در ادامه به طور کامل توضیح داده می شود. موارد زیر در لایه اول کیف(لایه بالایی) قرار دارند که در عکس اول قابل مشاهده است.
- آنالایزر داده ها
- کیف قابل حمل
- Docking Station Charger
- کابل USB شماره ۱
- کابل USB شماره ۲
- باتری های لیتیوم یون
- Cal Check Coupon (جهت کالیبراسیون یا پایداری دستگاه)
- پنجره های اضافی
- مستندات کاربر نهایی
موارد زیر در لایه دوم کیف(لایه زیرین) قرار دارند که در عکس دوم قابل مشاهده است.
۱۰٫ Docking station
۱۱٫ آداپتور برق AC
مشخصات دستگاه XRF Delta DS-2000
| Cd, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, W, Hf, Ta, Re, Pb, Bi, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Sn, Sb PLUS Mg, Al, Si, P, S | Alloy Plus |
| Analysis of Lead Paint for industrial applications. Not recommended for HUD testing applications. | Lead in Paint |
| Analysis of surface wipes. Requires Portable Workstation for analyser | Dust Wipe |
| Analysis of particulates on air filters. Requires Portable Workstation for analyser. | Filter Analysis |
| Miniature X-Ray Tube (Ag) | Hardware and Accessories |
| Standard SDD (<165 eV) | |
| ۲ x Li-Ion Batteries | |
| Docking Station | |
| Waterproof Rugged Carrying Case | |
| Wrist strap | |
| ۳۱۶ Steel Calibration Check Reference Sample | |
| Mini USB Cable | |
| Advanced PC Software | |
| Miniature X-Ray Tube (Ag) | |
| Optional Portable Workstation Fully Shielded, rugged test stand for benchtop or remote controlled testing. Advanced PC Softweare | Optional Portable Workstation Fully Shielded, rugged test stand for benchtop or remote controlled testing. Advanced PC Softweare |
ارورهای معمول هنگام کار با دستگاه XRF ِDelta DS-2000
دو منبع اصلی خطا هنگام ارزیابی فلزات وجود دارد:
۱- خطای تحلیلی (analytical error)
۲- خطای نمونه برداری (sampling error)
هنگام بروز خطای تحلیلی، خطا در تجزیه و تحلیل هر یک از نمونه ها با هر تکنیکی که استفاده می شود رخ می هد مانند: XRF، ICP یا AA.
در خطای نمونه برداری، خطا زمانی رخ می دهد که تعداد بسیار کمی نمونه جمع آوری و آزمایش شوند. در این حالت ممکن است تصویر نادرست و ناقصی از میزان آلودگیفلزات به دست آید. هر چند نمونه ها با دقت تحلیل شده باشند. اندازه گیری تعداد بسیار کم نمونه ممکن است باعث شود تا اندازه آلودگی درون خاک یا لوله ها به درستی اندازه گیری نشود.
کالیبراسیون دستگاه XRF Delta DS-2000
Innov-x پیشنهاد می کند که هر ۴ ساعت کالیبراسیون انجام شود. برخی از کاربران کالیبراسیون را برای هر ۲۰ نمونه یک بار انجام می دهند. مرجع های استاندارد به طول معمول برای Pb – As – Cr – Cu – Zn قابل استفاده اند. Innov-x مرجع های اضافی استاندارد را برای فلزات آلاینده که اولویت دارند فراهم می کند که شامل Cd – Se – Ag -Ba -Sn -S و Ni است.
برای اطلاعات بیشتر، دستورالعمل کار با دستگاه را از سربرگ دانلودها، دانلود کرده و بخش سوم (Section 3) را مطالعه نمایید.
دانلود ها
olympus-delta-ds2000-xrf-handheld-metals-analyzer data sheet دیتا شیت دستگاه XRF برند Olympus مدل Dleta DS-2000
Olympus Delta XRF User Manual دستورالعمل کار با دستگاه XRF برند Olympus مدل Dleta DS-2000
* برای دانلود پی دی اف روی لینک آبی رنگ کلیک نمایید*
