PURIX
ما معنى XRF؟
XRF اختصار للعبارة الإنجليزية X-ray fluorescence، أي التألّق بالأشعة السينية. وهي تقنية تحليل غير إتلافية تُستخدم على نطاق واسع لتحليل العناصر في مواد كثيرة مثل المعادن والزجاج والسيراميك والصخور.12 والسؤال المطروح في صناعة المجوهرات بسيط: ما المعادن الموجودة في هذه القطعة، وما مقدار كل منها؟ ويجيب XRF عن هذا السؤال بقياس استجابة ذرات القطعة للأشعة السينية.
يعني التألّق في اسم الطريقة أن تُعيد المادة الطاقة التي تتلقاها على شكل أشعة خاصة بها. وفي XRF تكون هذه الأشعة أيضًا أشعة سينية؛ والذي يلتقطها ويعدّها هو الكاشف الموجود داخل الجهاز.2
ماذا يحدث داخل الذرة؟
عندما تصطدم الأشعة السينية الخارجة من أنبوب الجهاز بالقطعة، فإنها تقتلع بعض الإلكترونات من المدارات الداخلية للذرات (مستويا K وL). ويملأ إلكترون من مدار أبعد المكان الشاغر. وتنبعث الطاقة المتحررة في هذا الانتقال إلى الخارج على شكل أشعة سينية جديدة.12
طاقة هذه الأشعة خاصة بنوع الذرة التي أصدرتها. لذلك يمكن معرفة العنصر الذي جاءت منه بالنظر إلى طاقتها.12 فعلى سبيل المثال، يُصدر الذهب أشعة عند 9.71 keV، والفضة عند 22.16 keV.3
كيف يُحسب العيار والنقاوة؟
تنقسم أجهزة XRF إلى نوعين بحسب طريقة فصلها للأشعة. في الأجهزة المشتتة للطاقة (energy-dispersive) يلتقط الكاشف كل شعاع وارد ويقيس طاقته أيضًا؛ فيتم الفصل والعدّ في عملية واحدة.2 والشحنة الكهربائية المتكوّنة في الكاشف تتناسب مع طاقة الشعاع الوارد؛ وبذلك يُسجَّل كل شعاع في خانة الطاقة الصحيحة.2
أما في النوع الآخر، أي الأجهزة المشتتة لطول الموجة (wavelength-dispersive)، فتُفصل الأشعة بالحيود على بلّورة قبل أن تصل إلى الكاشف.2 والمبدأ الذي يقوم عليه النوعان واحد: يُصدر كل عنصر أشعة بطاقة خاصة به، وتدل كمية هذه الأشعة على حصة العنصر.
تتناسب شدة الأشعة الصادرة عن عنصر ما مع كميته في القطعة. وتُحدَّد القيمة الدقيقة لهذا التناسب بالمقارنة مع عيّنات مرجعية معروفة التركيب؛ ويُسمّى ذلك المعايرة.12 ويحوّل البرنامج عدّ كل عنصر إلى نسبة مئوية بواسطة المعايرة. وعندما تُعرف النسبة المئوية للذهب، يُحسب العيار والنقاوة مباشرة: إذا كان 750 جزءًا من أصل 1,000 جزء من القطعة ذهبًا، فالنتيجة نقاوة 750، أي عيار 18.
| المرحلة | ماذا يحدث | ما يقابلها في النتيجة |
|---|---|---|
| الإثارة | تقتلع الأشعة السينية الإلكترونات الداخلية للذرات | يبدأ القياس |
| التألّق | يُصدر كل عنصر أشعة بطاقة خاصة به | ما العناصر الموجودة |
| العدّ | يعدّ الكاشف الأشعة بحسب طاقتها | مقدار إشارة كل عنصر |
| المعايرة | تُقارَن الأعداد بعيّنات معروفة | نسب العناصر والعيار والنقاوة |
حدود XRF: ما ينبغي أن يعرفه الصائغ
- يقيس السطح. تأتي أشعة التألّق في معظمها من الطبقات العليا للقطعة؛ وفي العناصر الخفيفة لا يتجاوز ذلك بضعة ميكرومترات.2 يقيس XRF السطح: في حالة الطلاء الرقيق، يظهر المعدن الأساسي الذي تحته (مثل النحاس والزنك) في النتيجة، فينكشف الطلاء. وإذا اشتبهت في طلاء سميك أو قطعة محشوة، فقِسها في عدة نقاط؛ وقد يلزم إجراء اختبار إتلافي.3
- المعايرة مرتبطة بالمادة. لا تصلح المعايرة إلا لنطاق محدد من المواد؛ إذ يؤثر تركيب القطعة وبنيتها في العدّ.2
- العناصر الخفيفة جدًا يصعب قياسها. كثيرًا ما يكون القياس الكمي للعناصر الأخف من الصوديوم صعبًا.2 أما المعادن المطلوبة في سبائك الذهب (مثل الذهب والفضة والنحاس والزنك) فهي أثقل من ذلك بكثير.
قياس على PURIX X1
PURIX X1 جهاز مكتبي لتحليل الذهب بتقنية XRF مزوّد بكاشف Si-PIN. يقيس ما يصل إلى 20 عنصرًا في الذهب دون الإضرار بالقطعة؛ لا قطع، ولا حجر محك، ولا أحماض.3
الأسئلة الشائعة
هل يضر XRF بالذهب؟
لا. XRF طريقة غير إتلافية؛ فلا قطع ولا كشط ولا أحماض في القياس.
هل يرى XRF داخل الذهب؟
لا. يقيس XRF السطح. وإذا اشتبهت في طلاء سميك أو قطعة محشوة، فقِسها في عدة نقاط؛ وقد يلزم إجراء اختبار إتلافي.
كيف يحدد XRF العيار؟
يقيس أولًا النسبة المئوية لكل عنصر؛ ومن النسبة المئوية للذهب تُحسب النقاوة والعيار. فعلى سبيل المثال، تقابل نقاوة 750 عيار 18.
لماذا المعايرة مهمة؟
لا يمكن تحويل كمية الأشعة التي يعدّها الكاشف إلى نسبة مئوية إلا بمقارنتها بعيّنات معروفة التركيب. وتُسمّى هذه المقارنة المعايرة.
جميع القيم مقاسة في ظروف الاختبار لدى الشركة المصنّعة، وقد تختلف بحسب شكل العيّنة وسطحها.
العيار لا يُخمَّن. العيار يُقاس.
جرّب التحليل المباشر لترى كيف يظهر القياس على الشاشة، أو اطلب عرض سعر لمنشأتك.