در صنایع مختلف مانند متالوژی، هوافضا، خودرسازی آنالیز مواد نقش حیاتی دارد. تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی مواد می تواند موجب تضمین ایمنی، کیفیت و کارایی محصولات در صنایع مختلف شود. آنالیز مواد با کوانتومتر موجب افزایش دقت و سرعت در تجزیه و تحلیل مواد شده است. همانطور که می دانید کوانتومتر بر اساس طیف سنجی نشر نوری کار می کند و بر همین اساس نمونه مورد آنالیز باید توسط یک منبع نوری تحریک شود. در ادامه مقاله در خصوص اصول، کاربرد و مزایای استفاده از این دستگاه صحبت خواهیم کرد.
اصول آنالیز مواد با کوانتومتر چیست؟
همانطور که ذکر شد اصول اصلی عملکرد دستگاه کوانتومتر بر طبق طیف سنجی نوری (OES) است. بدین منظور نیز باید نمونه مورد آزمایش در صنایع مختلف از طریق یک منبع انرژی تحریک شود. این منبع انرژی ممکن است یک جرقه، قوس الکتریکی یا پلاسما باشد. برانگیخته شدن اتم ها و بازگشت آنها به حالت پایه موجب انتشار طول موج مشخصی می شود. در این راستا می توان گفت که هر عنصر دارای طول موج منحصر به فرد می باشد. ما در مقاله ” دستگاه آنالیز گوگرد و کربن ” در رابطه با این نوع دستگاه ها مطالبی را ذکر کرده ایم.
نور انتشار یافته از نمونه مورد آزمایش در کوانتومتر به طیف سنج وارد می شود. برای آنالیز مواد با کوانتومتر، نور بر اساس طول موج توسط طیف سنج تفکیک می شود و یک طیف نوری خاص ایجاد خواهد شد. در دستگاه لوله های فوتومالتی پلایریا (CCD) در راستای اندازه گیری شدت نور در طول موج وارد عمل می شوند. میزان شدت نور برابر با میزان غلظت عنصر مورد نظر در نمونه می باشد.
از طریق نرم افزارهای پیشرفته کوانتومتر، شدت نور در طول موج های مشخص از طریق منحنی های کالیبراسیون مقایسه می شود و میزان غلظت مواد در نمونه تعیین می گردد. منحنی های کالیبراسیون از پیش تعیین شده هستند و بر اساس نمونه های استاندارد با غلظت معین، مشخص می شوند. کوانتومتر T5 یکی از این نوع دستگاه های پرکاربرد می باشد.
کاربرد آنالیز مواد با کوانتومتر در صنایع
می توان گفت که امروزه با وجود دستگاه آنالیز عناصر مانند کوانتومتر، دقت و سرعت بسیار بیشتر از گذشته و روش های سنتی شده است. آنالیز مواد با کوانتومتر در صنایع مختلف کاربرد دارد که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد:
- صنایع متالوژی: در صنایعی مانند متالوژی از کوانتومتر برای آنالیز مواد و ترکیبات شیمیایی مانند آلومینیوم و مس استفاده می شود. آلیاژهای مختلفی مانند مس، تیتانیوم و … نیز از این طریق آنالیز می شوند. این کار در صنایع متالوژی به منظور کنترل کیفیت و تطابق با استاندارد ها انجام می شود.
- صنایع ریخته گری: در صنعت ریخته گری نیز آنالیز مواد با کوانتومتر انجام می شود. ترکیبات مواد مذاب قبل از ریخته گری در این راستا بسیار اهمیت دارد. در واقع اطمینان از خواص مطلوب قطعات از این طریق حاصل می شود.
- خودروسازی: اطمینان از کیفیت و عملکرد قطعات خودرو از طریق آنالیز آن انجام می شود. در نتیجه استفاده از کوانتومتر در صنعت خودرو سازی نیز کاربرد گسترده ای دارد.
- هوافضا: در صنعت هواپیما و فضا پیما نیز باید آلیاژ ها از طریق کوانتومتر آنالیز شوند.
- محیط زیست: میزان آلودگی آب و خاک به فلزات سنگین نیز از طریق آنالیز آن مشخص می شود.
- تحقیقات: نمونه های تحقیقاتی، زمین شناسی، باستان شناسی و … نیز باید آنالیز و تجزیه تحلیل شوند.
مزایای آنالیز مواد با کوانتومتر چه هستند؟
روش های مختلفی برای آنالیز عناصر وجود دارد که هر کدام از آن ها دارای مزایای خاص خود هستند. با این وجود آنالیز مواد با کوانتومتر نسبت به روش های دیگر آنالیز مواد از قبیل جذب اتمی، کروماتوگرافی یونی و طیف سنجی جرمی دارای مزایای بیشتری است که عبارتند از:
- افزایش میزان سرعت: با استفاده از کوانتومتر می توان نمونه ها را در مدت زمان کوتاه تری مورد آنالیز قرار داد.
- دقت بالاتر: برای اندازه گیری دقیق تر غلظت عناصر می توان به دستگاه کوانتومتر اطمینان کرد.
- امکان آنالیز چند عنصر: با کوانتومتر می توان به صورت همزمان چندین عنصر را آنالیز کرد.
- هزینه کمتر: در مقایسه با سایر روش ها، آنالیز مواد با کوانتومتر هزینه کمتری در بر دارد.
- غیر مخرب بودن در بیشتر مواقع: در بیشتر موارد در کوانتومتر های مختلف؛ آنالیز مواد به صورت غیر مخرب انجام می شود.
محدودیت تجزیه و تحلیل مواد با کوانتومتر چیست؟
همانطور که ذکر شد تجزیه و تحلیل مواد با کوانتومتر دارای مزایای بسیار زیادی است. با این وجود این دستگاه محدودیت هایی را نیز ایجاد می کند که عبارتند از:
- ضرورت استفاده از منحنی کالیبراسیون: به منظور اینکه آنالیز مواد با دقت بیشتری انجام شود باید از منحنی کالیبراسیون دقیق نیز استفاده شود.
- دارا بودن اثرات ماتریسی: هر نمونه با داشتن ترکیب ماتریس می تواند نتایج آنالیز را تحت تاثیر قرار دهد.
- محدودیت در آنالیز برخی مواد: آنالیز موادی مانند هالوژن ها با کوانتومتر ممکن است تا حدودی دشوار باشد.
- ضرورت استفاده از اپراتور متخصص: کار با کوانتومتر و تفسیر نتایج آن نیاز به اپراتور متخصص دارد.
نتیجه گیری
آنالیز مواد با کوانتومتر می تواند نقش مهمی در کنترل کیفیت محصولات صنایع ایفا کند. سرعت، دقت و صحت نتایج موجب شده است که دستگاه کوانتومتر برای تجزیه و تحلیل عناصر مختلف کارایی بیشتری داشته باشد. مزایای این دستگاه موجب شده است که حتی با وجود محدودیت های مختلف، انتخاب اول برای آنالیز مواد باشد.
