التحليل الطيفي للعناصر وتحليل انصهار الغاز

مطيافية الانبعاث البصري للتفريغ الوهجي (GDOES)

تُعد مطيافية الانبعاث البصري للتفريغ الوهجي تقنية تحليلية رائدة للتحديد السريع لكل من توصيف السطح/العمق والتركيب الأولي الكلي للمواد الصلبة والأغشية متعددة الطبقات. تجمع هذه الطريقة بين بلازما التفريغ الوهجي (GD) المتحكم فيها، والتي تعمل على تقطيع سطح العينة، ومطياف الانبعاث البصري (OES) الذي يلاحظ الضوء المميز المنبعث من الجسيمات المتقطعة. هذه التقنية مناسبة بشكل فريد لمعالجة تعقيد الطلاءات، ودراسات الانتشار، وتقييم التجانس، وتوفر حساسية عالية عبر الطيف الأولي بالكامل تقريباً، بما في ذلك العناصر الخفيفة الحاسمة مثل الهيدروجين والكربون والأكسجين.

من خلال الاستفادة من تقنية الموجات الراديوية النبضية المتقدمة لـ GDOES، تم توسيع نطاق المواد القابلة للتطبيق بشكل كبير، متجاوزاً المواد الصلبة الموصلة التقليدية ليشمل المواد العازلة للغاية والمختلطة، مثل السيراميك والأكاسيد والبوليمرات. يُنشئ النظام ملفات تعريف كمية للعمق بسرعة، عادةً في غضون دقائق، مما يوفر دقة عمق استثنائية تصل إلى مستوى النانومتر. تجعل هذه السرعة والتنوع من GDOES أداة لا غنى عنها لضمان الجودة في التصنيع عالي التقنية، حيث يعد التقييم السريع لواجهات الأغشية الرقيقة وأداء الطلاء أمراً بالغ الأهمية لسلامة المنتج ومراقبة العمليات.

- يسمح مصدر التردد اللاسلكي النبضي بتوصيف جميع أنواع العينات الصلبة، من المعادن الموصلة إلى الطبقات العازلة المعقدة، مما يحل بشكل أساسي تحدي تحليل المواد غير المعدنية أو المطلية المختلطة.

- توفر التقنية قدرة فائقة السرعة لتوصيف العمق الأولي للأغشية الرقيقة والسميكة، مما يلبي الحاجة إلى تقييم جودة شبه فوري لهياكل الطلاء المعقدة.

- توفر GDOES حساسية عالية لقياس جميع العناصر، بما في ذلك الغازات الخفيفة الحرجة مثل الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين، والتي يصعب قياسها كمياً في المصفوفات الصلبة باستخدام طرق بديلة.

- تسمح سرعة التحليل، التي تكتمل فيها القياسات النموذجية في دقائق، بإجراء قياسات متعددة في مواقع مختلفة من العينة لتقييم وتأكيد قابلية تكرار العملية وتجانس المواد بسرعة.

- يتم تبسيط الحصول على ملفات تعريف عمق كمية دقيقة من خلال قدرة التقنية على استخدام معايرة واحدة للمواد متعددة الطبقات التي تحتوي على مكونات موصلة وعازلة على حد سواء.

- تضمن البرمجيات والتقنيات المتقدمة، مثل تقنية التقطيع فائق السرعة (UFS) الحاصلة على براءة اختراع، التآكل المتحكم فيه والتقطيع الفعال حتى للعينات اللينة والهشة مثل المواد البوليمرية.

- يمكن للتقنية الإجابة على الأسئلة الحرجة المتعلقة بالتلوث عند الواجهات أو الانتشار بين الطبقات، مما يوفر دليلاً قاطعاً على جودة المواد كدالة لعمق الاختراق.

- يوفر تطبيق التداخل التفاضلي لتوصيف العمق قدرة قياس في الموقع، مما يوفر معلومات دقيقة عن العمق أثناء عملية التوصيف نفسها، مما يضمن دقة مقياس العمق.

مطيافية الانبعاث البصري للبلازما المقترنة بالحث (ICP-OES)

تُعد مطيافية الانبعاث البصري للبلازما المقترنة بالحث تقنية أساسية للتحديد الكمي للعناصر في العينات السائلة، وهي قادرة على قياس أكثر من 70 عنصراً من الجدول الدوري في وقت واحد. تستخدم هذه الطريقة مجالاً كهربائياً عالي التردد للحفاظ على بلازما الأرجون، التي تصل إلى درجات حرارة عالية للغاية لتفتيت وإثارة العناصر داخل رذاذ العينة الذي يتم إدخاله. يتم بعد ذلك قياس انبعاث الضوء الناتج بأطوال موجية مميزة، مما يوفر حساسية فائقة وقدرات متعددة العناصر ضرورية لمراقبة الجودة عالية الإنتاجية والمراقبة البيئية المتطلبة.

تم تحسين الأجهزة بميزات مثل النظام البصري ببعد بؤري يبلغ متراً واحداً ومحزوزات عالية الكثافة، والتي تم تصميمها لتحقيق دقة طيفية ممتازة، حتى عند تحليل المصفوفات المعقدة ذات الخطوط الطيفية المتداخلة العديدة. يتم التغلب على تحدي نطاق القياس المحدود بواسطة أنظمة الكشف المتطورة، مثل جهاز HDD®، الذي يوسع النطاق الخطي الديناميكي بشكل كبير، مما يبسط إجراءات المعايرة ويقلل من الحاجة إلى خطوات تخفيف أو تركيز العينة التي تستغرق وقتاً طويلاً. علاوة على ذلك، تتوفر ملحقات متخصصة لتوسيع نطاق التطبيق ليشمل عينات صلبة معينة أو لتعزيز حدود الكشف للعناصر النزرة التنظيمية.

- تتيح أنظمة الكشف المتطورة نطاقاً خطياً ديناميكياً واسعاً، يمتد حتى عشرة عقود، مما يقلل بشكل أساسي من متطلبات التخفيف الشامل للعينة وضرورة إعادة التحليل اللاحقة.

- يشتمل التصميم الآلي على بصريات عالية الدقة، بما في ذلك بعد بؤري بمقدار متر واحد، خصيصاً لفصل الخطوط الطيفية المتقاربة والحفاظ على الأداء في المصفوفات المعقدة حيث تكون التداخلات شائعة.

- يؤدي تحسين تدفق غاز البلازما واستخدام الغاز المساعد في مجموعة الشعلة إلى تقليل تأثيرات المصفوفة بشكل فعال ومنع التلامس مع الملح الداخلي للشعلة، مما يضمن الاستقرار ويطيل عمر المكونات في التحليل الصعب.

- يتم الحفاظ على القدرة على التعامل مع التركيزات العالية من الأملاح، والمعروفة باسم تحمل المواد الصلبة الذائبة الكلية العالية، مما يسمح بالتحليل الموثوق للعينات الصعبة بطبيعتها مثل مياه البحر والمحللات الجيولوجية المركزة.

- بالنسبة للعناصر التي يتم تنظيمها عند مستويات منخفضة للغاية، يستخدم تطبيق الملحقات مثل محلل المعادن المصاحبة (CMA) تقنية توليد الهيدريد لتحقيق الحساسية المعززة المطلوبة لعناصر مثل الزرنيخ والسيلينيوم والزئبق.

- تُجري ICP-OES تحليلاً متزامناً متعدد العناصر، مما يزيد بشكل كبير من إنتاجية العينات وسرعة المختبر مقارنة بالطرق التسلسلية أحادية العنصر.

- يركز تصميم الجهاز على تقليل الفترات غير الإنتاجية، وتحقيق أوقات تحليل سريعة ودورات إحماء أقصر، وبالتالي زيادة الوقت المتاح لمعالجة العينات إلى أقصى حد.

- في حين أنها تعتمد بشكل أساسي على السائل، يتم توسيع تنوع التقنية من خلال الاقتران بملحقات أخذ العينات الصلبة مثل الاستئصال الشراري (SPAB) أو التبخير الحراري الكهربائي (ETV)، مما يتيح تحليل الآثار في المواد الصلبة الموصلة وعالية النقاء.

تحليل الكربون/الكبريت والأكسجين/النيتروجين/الهيدروجين

هذه المجموعة من التقنيات مخصصة للتحديد الكمي القوي والدقيق للعناصر الخفيفة الحاسمة (C, S, O, N, H) داخل المصفوفات الصلبة، لا سيما المعادن والسيراميك والمواد المتقدمة. يعتمد التحليل على الاحتراق (للكربون/الكبريت) أو انصهار الغاز الخامل (للأكسجين/النيتروجين/الهيدروجين) لاستخراج العناصر بسرعة كغازات بسيطة (CO2، SO2، N2، H2O). يتم بعد ذلك قياس الغازات الناتجة باستخدام كاشفات حساسة وانتقائية للغاية، وغالباً ما تكون أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR) وكاشفات التوصيل الحراري (TCD)، مما يضمن تحكماً دقيقاً في الشوائب الأولية التي تملي وظائف المواد وسلامتها.

تعالج المرونة في تقنية الأفران احتياجات تحليل المواد المختلفة: تحقق أفران الحث عالية التردد درجات حرارة تتجاوز 2300 درجة مئوية للتحليل السريع للكربون والكبريت الكليين عالي الإنتاجية، بينما توفر أفران المقاومة تحكماً دقيقاً في درجة الحرارة (حتى 1450 درجة مئوية) مع منحنيات قابلة للبرمجة للمواد المعقدة والاستخراج التدريجي للغاز. يعد هذا التحكم الدقيق ضرورياً لضمان التحكم في الكميات الدقيقة من الشوائب، مثل الأكسجين في رقائق السيليكون أو النيتروجين في المعادن المطبوعة ثلاثية الأبعاد، للحفاظ على أداء المواد وأمنها وجودتها في التطبيقات الصناعية ذات المخاطر العالية.

- يسمح استخدام أفران الحث والمقاومة للمحللين باختيار الطريقة الحرارية المناسبة، والاختيار بين القدرة عالية الإنتاجية (الحث، >2300 درجة مئوية) والتحكم الدقيق في درجة الحرارة (المقاومة، حتى 1450 درجة مئوية) المطلوب للعينات المتخصصة أو الحرارية.

- تم تصميم نظام الأشعة تحت الحمراء غير المشتتة (NDIR) بكاشفات مزدوجة ومرشحات مُحسّنة، مما يتيح نطاقاً تحليلياً واسعاً لقياس مستويات التركيز العالية والمنخفضة للغازات الرئيسية مثل CO2 و SO2 بدقة في تحليل واحد.

- توفر الأجهزة حساسية استثنائية لتحليل الآثار، حيث تحقق حد أدنى للقراءة يبلغ 0.001 جزء في المليون للأكسجين والنيتروجين والهيدروجين، وهو أمر أساسي لشهادة النقاء في المعادن الثمينة والمكونات الإلكترونية الحساسة.

- توفر القدرة على تحليل محتوى الغاز في مواد البطاريات المتقدمة، مثل نقص الأكسجين في منغنات الليثيوم، بيانات كمية مباشرة ضرورية لتحسين تكوين المواد وتحسين أداء الخلية.

- من خلال إدارة محتوى الأكسجين والنيتروجين في مساحيق الطباعة ثلاثية الأبعاد (مثل التيتانيوم)، تمنع التقنية تكوين الأكاسيد والنتريدات، مما يقلل بشكل فعال من العيوب الهيكلية ويضمن جودة الأجزاء المصنعة بالإضافة.

- تشتمل إمكانية البرنامج على عرض منحنى الاستخراج في الوقت الفعلي، مما يسمح بالمراقبة الفورية واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والتحليل المتقدم لحركية إطلاق الغاز لتحسين الطرق المعقدة.

- يسهل التصميم القوي للفرن الحصري الاحتراق الفعال حتى تحت الأكسجين عالي الضغط، مما يضمن التحلل الكامل والاستخراج الموثوق للغازات من المواد ذات نقطة الانصهار العالية.

- يدعم التحكم الصارم في الشوائب الأولية بشكل مباشر الامتثال للمعايير الصارمة، على سبيل المثال، ضمان وصول نقاء الذهب إلى 99.999% على الأقل لتطبيقات الأجهزة الإلكترونية الهامة.

مطيافية الفلورة بالأشعة السينية (XRF)

تُعد مطيافية الفلورة بالأشعة السينية (XRF) تقنية تحليلية متعددة الاستخدامات وسريعة لتحديد التركيب الأولي للمواد الصلبة والسائلة والمساحيق. وتتمثل ميزتها الأساسية في أنها عادةً ما تكون غير مدمرة، مما يجعلها مثالية لتحليل البضائع القيمة أو المحفوظة أو تامة الصنع. تعمل XRF عن طريق إثارة ذرات العينة بأشعة سينية عالية الطاقة، مما يتسبب في انبعاث أشعة سينية فلورية مميزة تحدد طاقتها العنصر وتحدد شدتها تركيزه. تُفضل أنظمة XRF المشتتة للطاقة (EDXRF) لقدرتها على التقاط طيف لجميع العناصر من الصوديوم (Na) إلى اليورانيوم (U) في وقت واحد.

في حين أنها عالية الكفاءة للتحليل النوعي السريع، يتطلب التحليل الكمي الدقيق دراسة متأنية لتأثيرات المصفوفة، حيث تتفاعل العناصر مع بعضها البعض، مما قد يؤدي إلى تحريف الشدة الملحوظة. تستخدم طرق القياس الكمي المتطورة، مثل طريقة المعاملات الأساسية (FPM)، خوارزميات نظرية لتصحيح تفاعلات العنصر والعنصر المعقدة هذه، مما يقلل من خطأ القياس. علاوة على ذلك، تعمل تقنية XRF الدقيقة على توسيع فائدة التقنية من خلال توفير دقة مكانية، مما يسمح بالتصوير التفصيلي للتوزيع الأولي عبر سطح العينة، وهو أمر حيوي لتحليل الفشل ورسم خرائط المواد.

- باعتبارها تقنية غير مدمرة إلى حد كبير، تحافظ XRF على سلامة المكونات القيمة أو الأرشيفية أو تامة الصنع، مما يجعلها الطريقة المفضلة عندما يكون إعداد العينة الذي ينطوي على التدمير غير مقبول.

- تلتقط أنظمة XRF المشتتة للطاقة (EDXRF) الطيف الأولي الكامل في وقت واحد، مما يضمن تنفيذ التحليل متعدد العناصر بسرعة وكفاءة عالية، مما يلغي التأخير الزمني المرتبط بأنظمة القياس التسلسلي.

- يتم الحفاظ على دقة القياس الكمي بدقة باستخدام طريقة المعاملات الأساسية (FPM)، وهي خوارزمية برمجية شاملة مصممة لتصحيح تأثيرات المصفوفة المعقدة رياضياً (تفاعلات العنصر والعنصر) التي تفسد نتائج التركيز.

- التقنية قادرة على توفير تحليل أولي متزامن وسريع يغطي نطاقاً واسعاً، عادةً من الصوديوم (Na) إلى اليورانيوم (U)، مما يوفر بصمة أولية شبه كاملة في دقائق.

- توسع XRF الدقيقة التطبيق من خلال توفير تصوير الفلورة بالأشعة السينية، والذي يسمح بتعيين وتحليل التوزيع المكاني للعناصر عبر مناطق العينة التي تتراوح من البقع المجهرية إلى المكونات الكبيرة.

- توفر XRF نطاق كشف واسعاً، حيث يمكن اكتشاف التركيزات من 100% وصولاً إلى مستويات جزء في المليون الفرعية بشكل عام، شريطة أن يكون عائد الفلورة للعنصر كافياً.

- تتضمن برامج التحليل الحديثة ميزات للتعامل مع التعقيد الطيفي للعينات، وإدارة النطاقات المتداخلة تلقائياً ومراعاة قمم القطع الأثرية مثل تشتت كومبتون ورايلي لضمان التعيين الصحيح للقمة.

- يجب على المحللين اختيار معلمات الإثارة بعناية، حيث يختلف عمق اختراق الأشعة السينية في العينة من بضعة ميكرومترات إلى عدة ملليمترات، مما يتطلب معرفة متخصصة لضمان أن الطيف الناتج يمثل عمق التحليل المطلوب.

اضغط هنا للتعرف أكثر على منتجات شركة Horiba