دستگاه کوانتومتری
کوانتومتری چیست؟
کوانتومتری دستگاهی است که به کمک آن می توان میزان حضور عناصر مختلف در یک قطعه را اندازه گیری کرد آنالیز کوانتومتری با دستگاه طیف سنجی نشر جرقه SES از جمله سیستم های آنالیز دقیق مواد برای اندازه گیری فلزات است که می‌تواند آلیاژها را با دقت بسیار زیاد تجزیه کند و همه عناصر آلیاژی موجود و غلظت آن‌ها را در نمونه تعیین کند. (آنالیز کیفی و کمی)
از آنجا که از این دستگاه که بر اساس تخلیه الکتریکی نشری کار می‌کند، اغلب برای شناسایی و آنالیز عناصر فلزی استفاده می‌شود، متداول ترین نوع آنالیز برای صنعت متالورژی است.
اساس کار کوانتومتری
برای انجام این آزمایش باید یک نمونه استاندارد با سطحی سنگ زده شده، سنباده زده شده و پولیش شده که کاملا صاف و عاری از هرگونه آلودگی و چربی ناشی از گریس، روغن و … باشد، تهیه کرد. همچنین باید توجه داشت که از آنجا که در برخی از دستگاه های کوانتومتری محدودیت فضا برای قرارگیری و کار روی نمونه‌ها وجود دارد، باید نمونه‌ها را در ابعاد و اندازه استاندارد آن دستگاه تهیه کرد و آن را در دستگاه قرار داد. این آزمایش بر پایه نشر نوری انجام می‌شود. بدین صورت که در اثر جرقه زده شده نمونه در اثر تخلیه الکتریکی تبخیر می شود، اتم ها و یون های حاصل از تبخیر اتمی تحریک شده و تابش می کند که نور تابش شده از طریق یک فیبر نوری از یک طیف سنج نوری عبور می کند. با توجه به محدوده طول موج نشر نور هر عنصر، مناسب ترین خط نشری برای تعیین نوع عنصر و اندازه گیری غلظت آن عنصر در نمونه انتخاب می شود.
نکته قابل توجه در کار با دستگاه کوانتومتری ، تعیین عنصر پایه یعنی عنصری که بیشترین درصد را در نمونه دارد، است. از آنجا که هر دستگاه محدودیت هایی از نظر نوع عنصر پایه داراست ، به طور مثال برخی از انواع دستگاه ها فقط قابلیت آزمایش بر روی قطعاتی را دارند که دارای عنصر پایه Cu، Fe، Al هستند.
برای تشخیص اینکه عنصر پایه هر قطعه چیست می‌توان از مشخصاتی که فردی که نمونه را تهیه کرده است ، ارائه کرده و یا در مواردی که تشخیص آسان نیست با قرار دادن نمونه بر روی دستگاه و انجام تست و بررسی داده های حاصل از دستگاه می توان عنصری که بیشترین حضور را در قطعه دارد (عنصر پایه) مشاهده کرده و به عنوان عنصر پایه در نظر گرفت.
کاربردهای آنالیز کوانتومتری
- آنالیز انواع فولادها از جمله فولادهای آلیاژی، فولادهای ضد سایشی منگنز بالا، فولادهای ساده کربنی و…
- آنالیز و بررسی انواع چدن‌ها همچون چدن‌های خاکستری، داکتیل و…
- تعیین میزان آلومینیوم محلول و غیرمحلول در فولادها
- اندازه گیری میزان سرب در برنج‌های سرب دار
- شناسایی و تعیین میزان هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن موجود در تیتانیم
- آنالیز و بررسی انواع آلیاژهای آلومینیوم همچون آلیاژهای آلومینیوم-لیتیم
- تعیین ترکیب شیمیایی به روش کوانتومتری به صورت مخرب یا به صورت حداقل ممکن تخریب
- شناسایی مواد فلزی و مطابقت آن با استاندارد ها و آلیاژهای تجاری رایج
- شناسایی عناصرTrace
- شناسایی عناصر ناخواسته
- آزمون کوانتومتری به صورت غیر مخرب
- شناسایی و اندازه گیری عنصر نیتروژن در فولادها و فولادی آلیاژی، زنگ نزن و نسوز
- شناسایی و اندازه گیری عناصر فسفر، گوگرد و تالیوم در آلیاژهای پایه نیکل
- شناسایی و اندازه گیری عنصر فسفر، استرانسیوم، بور و تیتانیوم درآلیاژهای پایه آلومینیوم
- شناسایی و اندازه گیری عناصر فسفر، زیرکونیوم، آنتیموان درآلیاژهای پایه مس
مزایای آنالیز کوانتومتری
- نسبت به سایر روش های آنالیز مواد روشی ارزان است.
- نمونه سازی آسان و سریع
- سرعت زیاد آنالیز
- دقت خوب این روش و تکرارپذیر بودن آن در صنایع و کارگاه‌های متالورژی
- امکان مکانیزه شدن در صنایع بزرگ
معایب آنالیز کوانتومتری
- لزوم مشخص بودن عنصر پایه
- محدودیت جنس نمونه (لزوم فلزی بودن یا رسانا بودن نمونه)
- دقت پایین یا ناتوانی این روش در تشخیص عناصر با عدد اتمی پایین
- دقت پایین در آنالیز کربن در چدن های گرافیتی
