کاربرد گاز آرگون در دستگاه کوانتومتری

ویژگی ها و خواص آرگون:

آرگون، عدد اتمی 18 است.  پس از هیدروژن و هلیوم، آرگون سومین عنصر سبک در جهان هستی به شمار آورد. از نظر فیزیکی، بی رنگ، بی بو و بی مزه و دارای وزن مولکولی 39.7 گرم در هر مول است. این عنصر دارای چندین ایزوتوپ است و دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در بسیاری از صنایع و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آیا میزان خلوص گاز آرگون مورد استفاده در دستگاه کوانتومتر، مهم است؟

خلوص گاز آرگون مورد استفاده در دستگاه کوانتومتر اهمیت زیادی  دارد و به همین دلیل  بر کیفیت آنالیز و عملکرد دستگاه تاثیر مستقیم می گذارد. همچنین در طیف سنج های جرقه ای، ناخالصی های موجود در گاز آرگون باعث می شود جرقه مطلوب نباشد طول موج عناصر نمونه آلیاژ را به خود جذب کرده و موجب بروز خطا در نتایج آنالیز نمونه خواهد شد. و نمونه برداری از سطح آلیاژ به خوبی صورت نگیرد.

کوانتومتری چیست؟

کوانتومتری دستگاهی است که به کمک آن می توان میزان حضور عناصر مختلف در یک قطعه را اندازه گیری کرد و می‌تواند آلیاژها را با دقت بسیار زیاد تجزیه کند و همه عناصر آلیاژی موجود و غلظت آن‌ها را در نمونه تعیین کند. 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.

نحوه عملکرد دستگاه کوانتومتری چگونه است؟

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. 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.

اجزاء دستگاه کوانتومتری چیست؟

گاز خنثی

برای انجام آنالیز کوانتومتری، از یک گاز نجیب (آرگون، هلیوم و یا مخلوط آرگون و هلیوم)  با خلوص بالا (۹۹/۹۹درصد) استفاده می‌شود که به منظور حذف ناخالصی‌های گاز ، یک دستگاه تصفیه گاز خنثی بر سر راه گاز وجود دارد. از گاز خنثی به منظور حفاظت از قوس(جرقه) و جلوگیری از نشر عناصر نامربوط در قسمت جرقه زدن استفاده می‌شود. همچنین جریان گاز خنثی ذرات فلزی پراکنده شده توسط تخلیه الکتریکی (جرقه) را از محفظه خارج می‌کند.

تحریک کننده

الف-  جرقه ای(Spark) : در این حالت، تحریک تحت شرایط ولتاژ بسیار بالا صورت می‌گیرد به این صورت که  یک نقطه از نمونه را در مدت ۳۰ ثانیه تبخیر و برانگیخته می‌کند در نتیجه تمام عناصر همزمان طیف تولید می‌کنند و امکان آنالیز دقیق وجود دارد.

ب-  کمانی (Arc): با استفاده از این تحریک‌کننده، تحریک تحت شرایط ولتاژ پایین تر و زمان کوتاه “درحدود ۳ ثانیه ” انجام می‌شود و درنتیجه دقت پایین تر بوده و غالباً برای آنالیز های کیفی و سریع به کار می رود.

سیستم اپتیک

سیستم اپتیک شامل یک سیستم تک رنگ کننده و یک عامل آشکارساز است. تک رنگ کننده عمل جدا کردن خطوط متعدد موجود در طیف نشری نمونه را انجام می دهد که شامل یک سیستم شکاف و یک عامل تجزیه کننده نور است. سیستم شکاف نورهای هرز را حذف می‌کند و تجزیه کننده نور، تابش را مطابق با طول موج تجزیه می کند. تجزیه کننده نور در دو نوع منشور و شبکه وجود دارد.

آشکارساز

آشکارسازها برای اندازه گیری شدت تابش مورد استفاده قرار می‌گیرند و این عمل با تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی انجام می‌گیرد. آشکارسازها معمولا در دو نوع فتومالتی پلایر و نیمه هادی های با محدوده طیف نوری به‌نام  CCD به‌ کار گرفته‌ می‌شوند.

 از مزایای استفاده از گاز آرگون و گازهای بی اثر

آرگون یک گاز بی اثر است و در طول زمان جرقه زدن با عناصر موجود در آلیاژ واکنش نخواهد داد . با شستشوی سطح، جو را ایزوله می کند تا طیف سنج عناصر موجود در جو را تشخیص ندهد. آرگون برای طیف سنج های OES که عناصر نوری مانند کربن، فسفر، گوگرد و نیتروژن را آنالیز می کنند، مهم است. این عناصر طول موج زیر 200 نانومتر  دارند و آرگون به اپتیک طیف سنج اجازه می دهد تا از 200 به پایین را ببیند.قیمت گاز آرگون نسبتاً پایین است . برای انجام آنالیز کوانتومتری، از یک گاز نجیب (آرگون، هلیوم و یا مخلوط آرگون و هلیوم)  با خلوص بالا (۹۹/۹۹درصد) که به منظور حذف ناخالصی‌های گاز، یک دستگاه تصفیه گاز خنثی بر سر راه گاز وجود دارد، استفاده می‌شود.