مبدأ عمل وتطبيقات أجهزة تحليل الأشعة السينية

تُستخدم أجهزة تحليل الأشعة السينية الفلورية (XRF) بشكل شائع كأجهزة تحليلية قادرة على تحديد تركيب المواد المختلفة بسرعة وبدون تدمير. تعمل أجهزة تحليل الأشعة السينية الفلورية على إثارة العناصر في العينة باستخدام الأشعة السينية، مما يتسبب في انتقال الإلكترونات الموجودة في الغلاف الداخلي إلى مستويات طاقة أعلى وإصدار الأشعة السينية الثانوية (الأشعة السينية الفلورية). تُستخدم هذه الأشعة السينية الفلورية بعد ذلك لتحليل العناصر.

أنواع تقنية XRF
بناءً على طرق تشتت الأشعة السينية، يتم تقسيم XRF إلى نوعين: فلورسنت الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF أو EDX) وفلورسنت الأشعة السينية المشتتة بطول الموجة (WDXRF أو WDX). يُستخدم EDXRF بشكل أكثر شيوعًا في السوق.

العناصر التي يمكن اكتشافها عن طريق اختبار XRF

يمكن لاختبار XRF اكتشاف مجموعة واسعة من العناصر، بما في ذلك:
• العناصر المعدنية: مثل الحديد والنحاس والرصاص والزنك والقصدير والألمنيوم والنيكل. هذه العناصر ضرورية في المواد الشائعة.
• العناصر غير المعدنية: مثل الكبريت والأكسجين والكربون والنيتروجين والفلور. يتم استخدام الكشف عن هذه العناصر بشكل أساسي في الصناعات مثل الأغذية والأدوية.

مبدأ عمل أجهزة تحليل XRF
أجهزة تحليل الأشعة السينية استخدم خصائص الأشعة السينية لتحليل العناصر داخل المواد عن طريق إصدار فلورسنت الأشعة السينية. عندما تتعرض العينة لأشعة سينية عالية الطاقة، تصبح الذرات داخل العينة مثارة وتنبعث منها أشعة سينية ذات طاقات محددة. من خلال قياس طاقة هذه الأشعة السينية وكثافتها، يمكن تحديد تركيز العناصر في العينة.

تطبيقات أجهزة تحليل XRF

تُستخدم أجهزة تحليل XRF على نطاق واسع في مختلف المجالات، بما في ذلك:
• تحليل المواد المعدنية: تحديد التركيب العنصري للمواد المعدنية بسرعة ودقة.
• المراقبة البيئية: الكشف عن الملوثات المعدنية الثقيلة في التربة والمياه والهواء.
• اختبار الأغذية والأدوية: تحليل العناصر النزرة في الأغذية والأدوية لضمان سلامتها وجودتها.
• علم الآثار والمصادقة على الأعمال الفنية: تحليل تركيب القطع الأثرية والأعمال الفنية بطريقة غير مدمرة، وتوفير أدلة على أصلها وعمرها.

تطبيقات مشتركة

أجهزة تحليل الأشعة السينية هي أجهزة متعددة الاستخدامات قادرة على قياس أنواع مختلفة من العينات وتقديم نتائج دقيقة. تشمل التطبيقات الشائعة ما يلي:
• فرز الخردة المعدنية: التعرف بسرعة على أنواع مختلفة من الخردة المعدنية وفصلها.
• تحديد درجات السبائك: تحديد التركيبة النوعية للسبائك في عينات المعادن.
• مراقبة الجودة في تصنيع المعادن: التأكد من أن المواد المعدنية تلبي المواصفات أثناء الإنتاج.
• الاستكشاف الجيولوجي والتعدين: تحليل التركيب العنصري للخامات وعينات التربة.
• اختبار المواد الصناعية: مثل تحليل تركيب الأسمنت أو الفحم.
• اختبار المنتجات الاستهلاكية: مثل الكشف عن الرصاص أو الملوثات الضارة الأخرى في طبقات الطلاء.

حدود أجهزة تحليل XRF
وعلى الرغم من قدراتهم القوية، أجهزة تحليل الأشعة السينية توجد بعض القيود على أجهزة تحليل الأشعة السينية. فهي لا تستطيع اكتشاف العناصر الأخف وزنًا في الجدول الدوري (مثل الهيدروجين والكربون والنيتروجين والأكسجين والصوديوم) لأن الأشعة السينية لهذه العناصر ضعيفة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك، لا تستطيع أجهزة تحليل الأشعة السينية إلا توفير معلومات حول وجود وتركيز العناصر، وليس البنية الكيميائية للعينة.

مزايا أجهزة تحليل XRF المحمولة باليد

تعد أجهزة تحليل الأشعة السينية المحمولة باليد مفضلة للغاية للعديد من التطبيقات في الموقع نظرًا لسرعتها في الكشف ونتائجها الموثوقة. وتشمل مزاياها الرئيسية ما يلي:
• الكشف في الوقت الحقيقي: اختبار العينات الكبيرة أو الضخمة أو باهظة الثمن للنقل في الموقع، مما يوفر معلومات فورية لاتخاذ القرار.
• الكفاءة والمرونة: تجنب التأخيرات الناجمة عن تراكم العينات من خلال عدم الحاجة إلى إرسال العينات إلى المختبر.
• تشغيل مريح: أسهل في الاستخدام من معدات المختبر، مع تشغيل مباشر.
• سلامة استخدام أجهزة تحليل XRF المحمولة

عند استخدامها وفقًا للإرشادات، تعتبر أجهزة تحليل XRF المحمولة آمنة. على الرغم من أن أجهزة تحليل XRF تولد إشعاعات مؤينة، فإن اتباع قواعد السلامة الأساسية (مثل عدم توجيه الزناد نحو الأشخاص) يضمن أن يكون تعرض المستخدم للإشعاع أقل من أو يساوي مصادر الإشعاع الطبيعية.

تعقيد اختبار XRF
بالنسبة للمستخدمين، لا يعد اختبار XRF معقدًا. حيث يتعامل المصنعون مع تفاصيل معقدة مختلفة، ولا يحتاج المستخدمون إلا إلى تحديد طريقة الكشف الصحيحة عن العينة وإجراء المعايرة لرؤية نتائج واضحة على الشاشة من خلال نهج "التصويب والتصوير". يشبه تصميم الواجهة الهاتف الذكي، مما يجعله سهل الاستخدام.

الوقت المطلوب لاختبار XRF

يعتمد الوقت المطلوب لإجراء اختبار XRF على طبيعة العينة وتركيز العناصر المطلوب اكتشافها:
• الكشف السريع: يمكن اختبار العديد من السبائك في 1-2 ثانية فقط.
• التحليل التفصيلي: قد تتطلب العينات المعقدة مثل العينات الجيولوجية 1-2 دقيقة.
• اكتشاف العناصر النزرة: قد يستغرق اكتشاف العناصر ذات التركيزات المنخفضة (أجزاء في المليون) وقتًا أطول.

وفي الختام
باعتبارها أداة تحليلية فعالة وغير مدمرة، تلعب أجهزة تحليل XRF دورًا حاسمًا في تحليل المواد ومراقبة الجودة بفضل نطاق الكشف الواسع والنتائج الدقيقة. ومع التقدم التكنولوجي المستمر، ستصبح آفاق تطبيق أجهزة تحليل XRF أكثر واعدة.

العلامات:EDX-3