XRF गोल्ड एनालिसिस कैसे काम करता है?

XRF का मतलब क्या है?

XRF अंग्रेज़ी शब्दों X-ray fluorescence यानी X-रे फ़्लोरेसेंस का संक्षिप्त रूप है। यह एक नॉन-डिस्ट्रक्टिव (पीस को नुकसान न पहुँचाने वाली) विश्लेषण तकनीक है, जिसका इस्तेमाल धातु, काँच, सिरेमिक और चट्टान जैसी कई सामग्रियों के तत्व-विश्लेषण में बड़े पैमाने पर होता है।¹² ज्वेलरी के काम में पूछा जाने वाला सवाल सीधा है: इस पीस में कौन-सी धातुएँ हैं और हर एक कितनी मात्रा में? XRF इस सवाल का जवाब पीस के परमाणुओं की X-रे के प्रति प्रतिक्रिया को मापकर देता है।

विधि के नाम में फ़्लोरेसेंस का अर्थ है किसी पदार्थ का ग्रहण की गई ऊर्जा को अपनी विशिष्ट किरण के रूप में वापस छोड़ना। XRF में यह किरण भी एक X-रे होती है; इसे पकड़ने और गिनने का काम डिवाइस के अंदर लगा डिटेक्टर करता है।²

परमाणु के अंदर क्या होता है?

डिवाइस की ट्यूब से निकली X-रे जब पीस से टकराती है, तो परमाणुओं की भीतरी कक्षाओं (K और L स्तर) के कुछ इलेक्ट्रॉनों को उनकी जगह से निकाल देती है। खाली हुई जगह को किसी बाहरी कक्षा का इलेक्ट्रॉन भर देता है। इस संक्रमण में मुक्त होने वाली ऊर्जा एक नई X-रे के रूप में बाहर निकलती है।¹²

इस किरण की ऊर्जा उसे छोड़ने वाले परमाणु के प्रकार के लिए विशिष्ट होती है। इसलिए किरण की ऊर्जा देखकर यह समझा जा सकता है कि वह किस तत्व से आई है।¹² उदाहरण के लिए, सोना 9.71 keV पर और चाँदी 22.16 keV पर किरणें छोड़ती है।³

कैरेट और शुद्धता की गणना कैसे होती है?

किरणों को अलग करने के तरीके के आधार पर XRF डिवाइस दो प्रकार के होते हैं। ऊर्जा-परिक्षेपी (energy-dispersive) डिवाइस में डिटेक्टर आने वाली हर किरण को पकड़ता भी है और उसकी ऊर्जा भी मापता है; अलग करना और गिनना एक ही प्रक्रिया में हो जाता है।² डिटेक्टर में बनने वाला विद्युत आवेश आने वाली किरण की ऊर्जा के अनुपात में होता है; इस तरह हर किरण सही ऊर्जा-खाने में दर्ज होती है।²

दूसरे प्रकार, यानी तरंगदैर्ध्य-परिक्षेपी (wavelength-dispersive) डिवाइस में किरणें डिटेक्टर तक पहुँचने से पहले एक क्रिस्टल पर विवर्तन के ज़रिए अलग की जाती हैं।² दोनों प्रकार एक ही सिद्धांत पर आधारित हैं: हर तत्व अपनी विशिष्ट ऊर्जा पर किरण छोड़ता है और इन किरणों की मात्रा तत्व का हिस्सा बताती है।

किसी तत्व से आने वाली किरण की तीव्रता पीस में उस तत्व की मात्रा के अनुपात में होती है। इस अनुपात का सटीक मान, ज्ञात संरचना वाले रेफ़रेंस सैंपलों से तुलना करके निकाला जाता है; इसे कैलिब्रेशन कहते हैं।¹² सॉफ़्टवेयर कैलिब्रेशन की मदद से हर तत्व की गिनती को प्रतिशत में बदलता है। सोने का प्रतिशत पता होने पर कैरेट और शुद्धता सीधे निकाली जाती है: अगर 1,000 भागों में से 750 भाग सोना है, तो नतीजा शुद्धता 750, यानी 18 कैरेट है।

XRF की सीमाएँ: ज्वैलर को क्या जानना चाहिए

• यह सतह को मापता है। फ़्लोरेसेंस किरणें मुख्य रूप से पीस की ऊपरी परतों से आती हैं; हल्के तत्वों में यह गहराई केवल कुछ माइक्रोमीटर होती है।² XRF सतह को मापता है: पतली प्लेटिंग होने पर नीचे की आधार धातु (जैसे ताँबा, जस्ता) नतीजे में दिख जाती है और प्लेटिंग उजागर हो जाती है। मोटी प्लेटिंग या अंदर से भरे हुए पीस का शक हो, तो उसे कई जगहों पर मापें; डिस्ट्रक्टिव टेस्ट की ज़रूरत पड़ सकती है।³
• कैलिब्रेशन सामग्री पर निर्भर करता है। कोई भी कैलिब्रेशन केवल सामग्रियों की एक निश्चित रेंज के लिए ही लागू होता है; पीस की संरचना और बनावट गिनती को प्रभावित करती है।²
• बहुत हल्के तत्वों को मापना कठिन है। सोडियम से हल्के तत्वों को संख्यात्मक रूप से मापना अक्सर कठिन होता है।² सोने की मिश्रधातुओं में जिन धातुओं की जाँच की जाती है (जैसे सोना, चाँदी, ताँबा, जस्ता), वे इससे कहीं भारी हैं।

PURIX X1 में एक माप

PURIX X1, Si-PIN डिटेक्टर वाला बेंचटॉप XRF गोल्ड एनालाइज़र है। यह सोने में अधिकतम 20 तत्वों को पीस को नुकसान पहुँचाए बिना मापता है; न कटाई, न कसौटी, न एसिड।³

सामान्य प्रश्न

सभी मान निर्माता की टेस्ट स्थितियों में मापे गए हैं और सैंपल के आकार और सतह के अनुसार बदल सकते हैं।