بحث حول التحليل النوعي والكمي للعناصر باستخدام مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF)

المستخلص:

مطياف EDXRF يعتمد مطياف التألق بالأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDR) على الظاهرة الفيزيائية المتمثلة في انبعاث أشعة سينية مميزة عند إثارة العينات بأشعة سينية عالية الطاقة. ويقوم بتحديد العناصر الموجودة في العينة وفقًا لاختلاف أطوال موجات الأشعة السينية المميزة للعناصر المختلفة، ويحدد المحتوى العنصري في العينة من خلال مقارنة شدة الخطوط الطيفية للعناصر المختلفة. LISUN EDX-2A تتناول هذه الورقة البحثية، التي تستخدم مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF) كموضوع للدراسة، مبدأ عمله، ومكوناته، وطريقة التحليل الكمي المستخدمة فيه، وتطبيقاته النموذجية في اختبارات RoHS، والتحليل العنصري، وقياس سماكة الطلاء. كما تتضمن جداول توضح طاقات الأطياف المميزة للعناصر الشائعة، وقيم RoHS الحدية، والمعايير الرئيسية للجهاز، وذلك لتوفير مراجع تقنية لفحص المواد الخطرة والكشف عن تركيب المواد في المنتجات الكهربائية والإلكترونية.

مقدمة 1

مع استمرار تشديد اللوائح البيئية، مثل توجيه RoHS، للمنتجات الكهربائية والإلكترونية، وتزايد الطلب على الكشف الدقيق عن تركيب المواد، حظيت طرق التحليل السريع وغير المتلف والمتزامن لعناصر متعددة باهتمام واسع. وباعتبارها طريقة فحص سريعة محددة في *طريقة اختبار المواد الخطرة في منتجات المعلومات الإلكترونية* (SJ/T 11365-2006)، يمكن لتقنية مطيافية التألق بالأشعة السينية (XRF) تحديد محتوى الرصاص (Pb) والزئبق (Hg) والكادميوم (Cd) والكروم (Cr) والبروم (Br) وغيرها من العناصر في غضون دقائق معدودة. يميز مطياف EDXRF الخطوط الطيفية مباشرةً بواسطة كاشف يعتمد على الطاقة دون الحاجة إلى بلورات تشتيت. يتميز هذا المطياف ببنية مدمجة وقياس سريع، وقد أصبح أداة شائعة الاستخدام في فحص RoHS وتحليل السبائك. LISUN EDX-2A جهاز مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF) هو جهاز نموذجي يدمج ثلاث وظائف: اختبار RoHS، والتحليل العنصري، وقياس سمك الطلاء.

2 مبدأ العمل

يمكن تلخيص مبدأ عمل مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF) في جانبين رئيسيين. أولًا، التحديد النوعي: عند تشعيع العينة بأشعة سينية أولية مُولّدة بواسطة أنبوب أشعة سينية، تُثار إلكترونات الغلاف الداخلي لذرات العينة وتنتقل إلى مستويات طاقة أعلى. تملأ إلكترونات الغلاف الخارجي الفراغات وتُطلق أشعة سينية مميزة، تساوي طاقتها فرق الطاقة بين مستويين طاقيين. نظرًا لاختلاف البنية الذرية للعناصر المختلفة، تختلف أطوال موجات (طاقات) الأشعة السينية المميزة المنبعثة منها. لذلك، يمكن تحديد العناصر الموجودة في العينة وفقًا لطول موجة (طاقة) خطوط الطيف المميزة. ثانيًا، التحديد الكمي: في ظل ظروف الإثارة والقياس المتطابقة، تتناسب شدة خط الطيف لعنصر معين طرديًا مع محتواه في العينة. وبالتالي، يمكن تحديد محتوى العنصر في العينة من خلال مقارنة شدة خطوط الطيف لعناصر مختلفة. EDX-2A وهو مزود بكاشف عالي الدقة ونظام تحليل متعدد القنوات. يقوم الجهاز بحساب فوتونات الأشعة السينية المميزة وفقًا لتوزيع الطاقة لتشكيل طيف الطاقة، ثم يتعرف البرنامج على قمم الطيف ويجمع مساحات القمم لإكمال التحليل النوعي والكمي.

يوضح الجدول 1 طاقة وطول موجة خطوط الطيف المميزة للأشعة السينية للعناصر التي يتم اختبارها بشكل شائع وفقًا لتوجيهات RoHS.

EDX-2A_معدات اختبار RoHS

3. نظام الأجهزة والمعايير الرئيسية

استخدم EDX-2A يتكون مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF) من مصدر إثارة للأشعة السينية، وحجرة عينة، وكاشف عالي الدقة، ومحلل متعدد القنوات، وبرنامج لمعالجة البيانات. كما أنه مزود بكاميرا عالية الدقة وإضاءة للحجرة لمراقبة موضع العينات في الوقت الفعلي. تُعرض المعايير الفنية الرئيسية للجهاز في الجدول 2.

4- طريقة التحليل الكمي

تعتمد القياسات الكمية على استراتيجية "المعايرة باستخدام عينات قياسية - مقارنة شدة الطيف". في البداية، تُستخدم عينات قياسية ذات محتوى معروف لإنشاء منحنى معايرة، يُمثل العلاقة الوظيفية بين المحتوى العنصري وشدة خطوط الطيف المميزة. عند اختبار عينات مجهولة، يحسب الجهاز المحتوى العنصري بالرجوع إلى منحنى المعايرة بناءً على شدة خطوط الطيف المقاسة. لأغراض فحص التوافق مع توجيه RoHS، يمكن استخدام عينات قياسية مناسبة لإجراء اختبارات دقيقة للرصاص والزئبق والكادميوم والكروم والبروم وفقًا للمعيار SJ/T 11365-2006. EDX-2A يُرفق مع المنتج عينة من الفضة النقية وعينات قياسية أوروبية (مع شهادة معايرة أوروبية) لإجراء المعايرة والفحص الذاتي من قِبل المستخدمين. ترد في الجدول 3 متطلبات الحد الأقصى للمواد الخطرة في المواد المتجانسة بموجب توجيه RoHS (2011/65/EU، RoHS 2.0).

شنومك التطبيقات النموذجية

استخدم EDX-2A يدعم ثلاثة تطبيقات نموذجية على جهاز واحد. أولاً، اختبار RoHS (نماذج EDX-2A, EDX-2AB, EDX-2AC, EDX-2A(BC، EDX-2T)، مناسب للكشف عن المنتجات والمكونات الكهربائية والإلكترونية والبلاستيكية وأجزائها وفقًا لمعيار RoHS 1.0. ثانيًا، تحليل السبائك (EDX-2AB, EDX-2A(BC، EDX-2T). يمكنه اختبار الحديد والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والذهب والبلاتين والمعادن الأخرى. يمكنه تحليل العناصر من الكبريت إلى اليورانيوم في ظروف غير مفرغة ومن الصوديوم إلى اليورانيوم في ظروف مفرغة، وإخراج المحتويات العنصرية المطلقة. ثالثًا، قياس سمك الطلاء (EDX-2AC, EDX-2A(BC، EDX-2T). يحسب هذا الجهاز سُمك الطلاء المطلق عن طريق قياس شدة الطيف المميزة لعناصر الطلاء، ويُستخدم في مراقبة جودة طبقات الطلاء الكهربائي. تتميز هذه السلسلة بدقة عالية، ومكونات أساسية مستوردة من أوروبا وأمريكا، وحماية من التيار الزائد وقصر الدائرة، ونظام تحكم آلي للاختبار، ودعم فني شامل لما بعد البيع، مكتسب من خلال تطبيقات صناعية طويلة الأمد.

6 الخاتمة

مطياف EDXRF يحدد العناصر من خلال الطول الموجي المميز للأشعة السينية ويحدد المحتويات العنصرية من خلال شدة الخط الطيفي، مما يحقق الكشف غير المدمر والسريع والمتزامن عن العناصر المتعددة. LISUN EDX-2A يمكن تحويله إلى جهاز اختبار RoHS، ومحلل العناصر المعدنية، ومقياس سمك الطلاء عبر إعدادات البرنامج. يغطي نطاق الكشف من 2 جزء في المليون إلى 99.99%، ما يلبي متطلبات متنوعة مثل فحص المواد الخطرة في المنتجات الكهربائية والإلكترونية، وتحديد تركيب السبائك، وقياس سمك الطلاء. يُعد أداة موثوقة لمراقبة الجودة في المختبرات وخطوط الإنتاج.