PURIX
XRF یعنی چه؟
XRF کوتاه‌شده عبارت انگلیسی X-ray fluorescence یعنی فلورسانس پرتو ایکس است. این روش یک تکنیک آنالیز غیرمخرب است که به‌طور گسترده برای آنالیز عنصری در بسیاری از مواد مانند فلز، شیشه، سرامیک و سنگ به کار می‌رود.12 پرسشی که در طلافروشی مطرح است ساده است: در این قطعه چه فلزاتی هست و از هر کدام چه مقدار؟ XRF با اندازهگیری پاسخ اتم‌های قطعه به پرتو ایکس به این پرسش پاسخ می‌دهد.
فلورسانس در نام این روش به این معناست که ماده انرژی دریافتی را به صورت پرتویی ویژه خودش بازپس می‌دهد. در XRF این پرتو نیز یک پرتو ایکس است؛ آنچه آن را دریافت میکند و میشمارد، آشکارساز درون دستگاه است.2
درون اتم چه اتفاقی می‌افتد؟
وقتی پرتو ایکسی که از تیوب دستگاه خارج میشود به قطعه برخورد میکند، برخی از الکترون‌های مدارهای داخلی اتم‌ها (ترازهای K و L) را از جای خود بیرون میکند. الکترونی از یک مدار بیرونی‌تر جای خالی را پر میکند. انرژی آزادشده در این گذار به صورت یک پرتو ایکس جدید به بیرون گسیل میشود.12
انرژی این پرتو ویژه نوع اتمی است که آن را گسیل کرده است. به همین دلیل می‌توان با نگاه به انرژی پرتو فهمید که از کدام عنصر آمده است.12 برای مثال، طلا در 9.71 keV و نقره در 22.16 keV پرتو گسیل میکند.3
عیار و خلوص چگونه محاسبه میشوند؟
دستگاه‌های XRF بر اساس شیوه تفکیک پرتوها دو نوع‌اند. در دستگاه‌های پاشنده انرژی (energy-dispersive) آشکارساز هر پرتوی ورودی را هم دریافت میکند و هم انرژی آن را می‌سنجد؛ تفکیک و شمارش در یک فرایند انجام میشود.2 بار الکتریکی‌ای که در آشکارساز ایجاد میشود با انرژی پرتو ورودی متناسب است؛ به این ترتیب هر پرتو در خانه انرژی درست ثبت میشود.2
در نوع دیگر، یعنی دستگاه‌های پاشنده طول موج (wavelength-dispersive)، پرتوها پیش از رسیدن به آشکارساز با پراش روی یک بلور تفکیک میشوند.2 اصلی که هر دو نوع بر آن استوارند یکسان است: هر عنصر در انرژی ویژه خودش پرتو گسیل میکند و مقدار این پرتوها سهم عنصر را نشان می‌دهد.
شدت پرتویی که از یک عنصر می‌آید با مقدار آن عنصر در قطعه متناسب است. مقدار دقیق این تناسب با مقایسه با نمونه‌های مرجعی که ترکیبشان معلوم است به دست می‌آید؛ به این کار کالیبراسیون میگویند.12 نرم‌افزار شمارش هر عنصر را به کمک کالیبراسیون به درصد تبدیل میکند. وقتی درصد طلا معلوم باشد، عیار و خلوص مستقیماً محاسبه میشوند: اگر 750 بخش از 1,000 بخش قطعه طلا باشد، نتیجه خلوص 750، یعنی 18 عیار است.
| مرحله | چه اتفاقی می‌افتد | معادل آن در نتیجه |
|---|---|---|
| برانگیختگی | پرتو ایکس الکترون‌های داخلی اتم‌ها را بیرون میکند | اندازهگیری آغاز میشود |
| فلورسانس | هر عنصر در انرژی ویژه خودش پرتو گسیل میکند | چه عناصری وجود دارند |
| شمارش | آشکارساز پرتوها را بر اساس انرژی‌شان میشمارد | مقدار سیگنال هر عنصر |
| کالیبراسیون | شمارش‌ها با نمونه‌های معلوم مقایسه میشوند | درصد عناصر، عیار و خلوص |
محدودیت‌های XRF: آنچه طلافروش باید بداند
- سطح را اندازه میگیرد. پرتوهای فلورسانس عمدتاً از لایه‌های بالایی قطعه می‌آیند؛ در عناصر سبک این عمق فقط چند میکرومتر است.2 XRF سطح را اندازه میگیرد: در صورت آبکاری نازک، فلز پایه زیرین (مثلاً مس و روی) در نتیجه ظاهر میشود و به این ترتیب آبکاری آشکار میشود. اگر به آبکاری ضخیم یا مغزیدار بودن قطعه شک دارید، آن را در چند نقطه اندازه بگیرید؛ ممکن است به آزمون مخرب نیاز باشد.3
- کالیبراسیون به ماده بستگی دارد. هر کالیبراسیون فقط برای گستره مشخصی از مواد معتبر است؛ ترکیب و ساختار قطعه بر شمارش اثر می‌گذارد.2
- عناصر بسیار سبک به‌سختی اندازهگیری میشوند. اندازهگیری کمّی عناصر سبک‌تر از سدیم اغلب دشوار است.2 فلزاتی که در آلیاژهای طلا جست‌وجو میشوند (مانند طلا، نقره، مس و روی) بسیار سنگین‌تر از این‌اند.
یک اندازهگیری با PURIX X1
PURIX X1 دستگاه رومیزی آنالیز طلا با فناوری XRF و آشکارساز Si-PIN است. تا 20 عنصر موجود در طلا را بدون آسیب به قطعه اندازه میگیرد؛ بدون برش، بدون سنگ محک، بدون اسید.3
پرسش‌های متداول
آیا XRF به طلا آسیب میزند؟
خیر. XRF روشی غیرمخرب است؛ در اندازهگیری، برش، خراش یا اسیدی در کار نیست.
آیا XRF درون طلا را میبیند؟
خیر. XRF سطح را اندازه میگیرد. اگر به آبکاری ضخیم یا مغزیدار بودن قطعه شک دارید، آن را در چند نقطه اندازه بگیرید؛ ممکن است به آزمون مخرب نیاز باشد.
XRF عیار را چگونه پیدا میکند؟
ابتدا درصد هر عنصر را اندازه میگیرد؛ خلوص و عیار از درصد طلا محاسبه میشوند. برای مثال، خلوص 750 معادل 18 عیار است.
چرا کالیبراسیون مهم است؟
مقدار پرتویی که آشکارساز میشمارد فقط وقتی به درصد تبدیل میشود که با نمونههایی با ترکیب معلوم مقایسه شود. به این مقایسه کالیبراسیون میگویند.
همه مقادیر در شرایط آزمون سازنده اندازهگیری شده‌اند و ممکن است بسته به شکل و سطح نمونه تغییر کنند.
عیار حدس زده نمی‌شود. اندازهگیری میشود.
در تحلیل زنده ببینید یک اندازهگیری روی صفحه چگونه نمایش داده میشود، یا برای کسب‌وکارتان پیش‌فاکتور بخواهید.