كوانتومتري چيست

به دستگاهی کوانتومتری میگویند که به کمک آن میتوان میزان حضور عناصر مختلف در یک قطعه را اندازه گیری کرد. آنالیز کوانتومی با دستگاه طیف سنجی نشر جرقه SES از جمله سیستم های آنالیز دقیق مواد برای اندازه گیری فلزات است.

كوانتومتري چيست

 

به دستگاهی کوانتومتری میگویند که به کمک آن میتوان میزان حضور عناصر مختلف در یک قطعه را اندازه گیری کرد. آنالیز کوانتومی با دستگاه طیف سنجی نشر جرقه SES از جمله سیستم های آنالیز دقیق مواد برای اندازه گیری فلزات است. این دستگاه میتواند آلیاژها را با دقت عمل بسیار بالا تجزیه کند . همچنین این دستگاه میتواند عناصر آلیاژی موجود و میزان غلظت آن ها را در نمونه ها تعیین کند.

 

 

 

اساس كار كوانتومتري

 

برای انجام آزمایش کوانتومتری باید یک نمونه ی استاندارد با سطحی سنگ زده شده ، سنباده زده شده و پویش شده که کاملا صاف و عاری از هرگونه آلودگی و چربی ناشی از گریس ، روغن و ... باشد تهیه کرد . در برخی از دستگاه های کوانتومتری محدودیت فضا برای قرارگیری و کار روی نمونه ها وجود دارد به همین دلیل باید توجه کرد که نمونه ها را باید در ابعاد و اندازه های استاندارد آن دستگاه تهیه کرد و در آن دستگاه قرار داد. آزمایش کوانتومتری بر پایه ی نشر نوری انجام میشود . این آزمایش به این صورت است که ابتدا جرقه زده میشود و سپس نمونه در اثر تخلیه الکتریکی تبخیر میشود. حال اتم ها و یون های حاصل از تبخیر اتمی تحریک شده و تابش میکنند که این نور تابش شده از طریق یک فیبر نوری از یک طیف منبع نوری عبور میکند. 

مناسب ترین خط نشری برای تعیین نوع عناصر و اندازه گیری غلظت آن ها در نمونه ی انتخاب شده ، باتوجه به محدوده ی طول موج نشر نور عناصر انتخاب میشود. نکته ی بسیار مهم که باید در هنگام کار با دستگاه کوانتومتری در نظر بگیریم این است که از همان ابتدا عنصر پایه را تعیین کنیم یعنی عنصری که بیشترین درصد را در نمونه ی به کار رفته دارد. شایان به ذکر است هر دستگاهی محدودیت هایی از نظر نوع عنصر پایه دارا است. 

برای مثال بعضی از انواع دستگاه ها فقط قابلیت آزمایش روی قطعاتی را دارند که عنصر های پایه ای از قبیل AL , FE , CU را شامل میشوند. 

 

 

 

 

 

 

اجزای دستگاه کوانتومتری

 

 

1.گاز خنثی

 

از گازهای نجیب آرگون ، هلیم و یا مخلوط آرگون و هلیم با خلوص بالای 99.99 درصد برای انجام آنالیز کوانتومتری استفاده میکنند. برای از بین بردن ناخالصی های این گازها ، یک دستگاه تصفیه گاز خنثی بر سر راه گاز قرار میدهند. از این گازهای خنثی به منظور حفاظت از قوس ( جرقه ) و جلوگیری از متشر شدن عنصرهای نامربوط در قسمت جرقه زدن استفاده میکنند. همچنین جریانات گازهای خنثی ذرات فلزی پراکنده شده توسط تخلیه ی الکتریکی را از محفظه خارج میکنند. 

 

2.تحریک کننده

 

الف)جرقه ای : در این حالت تحریک را تحت ولتاژ بسیار بالا انجام میدهند. این روش به این حالت است که یک نقطه از نمونه را در مدت زمان 30 ثانیه تبخیر و برانگیخته میکنند که حاصل این برانگیختگی این است که تمام عناصر همزمان طیف تولید میکنند و در نتیجه امکان آنالیز دقیق ایجاد میشود. 

 

ب)کمانی : در این روش تحریک تحت ولتاژ پایین و زمانی کوتاه در حد 3 ثانیه انجام میشود و در نتیجه دقت پایین تر بوده و اغلب برای آنلیزهای کیفی و کمی به کار میرود. 

 

 

3.سیستم اپتیک

 

سیستم اپتیک ازسیستمی تک رنگ و یک عامل آشکارساز تشکیل شده است. سیستم تک رنگ کننده عمل جداکردن خطوط متعدد موجود در طیف نشری نمونه را انجام میدهد که شامل یک سیستم شکاف و یک عامل تجزیه کننده ی نور میاشد. نورهای هرز توسط سیستم شکاف از بین میروند و تجزیه کننده های نور تابش را مطابق با طول موج تجزیه میکنند. تجزیه کننده های نور در دو نوع منشور و شبکه وجود دارند. 

 

 

4.آشکارساز

 

برای اندازه گیری شدت تابش ها از آشکارسازها استفاده میکنند و این عمل با تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی صورت میگیرد. آشکارسازها اغلب در دو نوع فتومالتی پلایر و نیمه هادی هایی با محدوده ظرفیت نوری به نام CCD به کار گرفته میشوند.

 

 

 

كاربردهاي كوانتومتري

 

 

1.آنالیز انواع فولادها از جمله فولادهای آلیاژی ، فولادهای ساده ، فولادهای کربنی و ...

2.آنالیز و بررسی انواع چدن ها مثل چدن های خاکستری

3.تعیین میزان آلومینیوم محلول و غیر محلول در فولادها

4.اندازه گیری میزان سرب در برنج های سرب دار

5.شناسایی و تعیین میزان هیدروژن ، اکسیژن و نیتروژن موجود در تیتانیوم

6.آنالیز و بررسی انواع آلیاژهای آلومینیومی مثل آلیاژهای آلومینیوم_لیتیم

7.تعیین ترکیب شیمیایی به روش کوانتومی به صورت مخرب یا به صورت حداقل تخریب ممکن

8.شناسایی مواد فلزی و مطابقت آن با استانداردها و آلیاژهای تجاری رایج

9.شناسایی عناصر Trace

10.شناسایی عناصر ناخواسته

11.آزمون کوانتومی به صورت غیر مخرب

 

 

 

 

 

مزایای آنالیز کوانتومتری

 

1.این روش نسبت به بقیه روش های آنالیز مواد روشی ارزان تر است

2.نمونه سازی آسان و سریع

3.سرعت آنالیز آن زیاد است

4.دقت این روش خوب و بالا است

5.تکرارپذیر بودن این روش در صنایع مختلف و کارگاه های متالوژی

6.امکان مکانیزه شدن در صنایع بزرگ

 

 

معايب آنالیز کوانتومتری

 

 

1.لزوم مشخص بودن عنصر پایه

2.محدودیت جنس های نمونه

3.دقت پایین یا ناتوانی این روش در تشخیص عناصر با عدداتمی پایین

4.دقت پایین در آنالیز کردن در چدن های گرافیتی