تحليل الكوانتومتر(طيف الانبعاث الشراري)
مقدمة
تحليل الكوانتومتر أو طيف الانبعاث الشراري (Spark Emission Spectroscopy) هو طريقة سريعة ودقيقة لفحص سبائك المعادن، وتستخدم على نطاق واسع لدراسة التركيب الكيميائي لمختلف السبائك. تشمل هذه السبائك سبائك الحديد والألمنيوم والنحاس والنيكل والتيتانيوم. واحدة من أهم تطبيقات التحليل الكوانتومتري هي تحديد نوع السبيكة وخصائص العينات الفولاذية والمعدنية. تعتبر طريقة الكوانتومتر سريعة، وعموماً تكون النتائج المستخلصة من التحليل الكوانتومتري موثوقة. من المهم الإشارة إلى أنه نتيجة لإنشاء الشرارة على جزء صغير من السطح، يحدث تأثير احتراق صغير على العينة، ولكن إذا لم يتسبب ذلك في إلحاق الضرر بأداء القطعة، يمكن اعتبارها تحليلًا غير مدمر. يتم إجراء التحليل الكوانتومتري في مركز فوتون باستخدام أحدث المعايير والمراجع. كما تتوفر إمكانية التحليل المحمول وفي الموقع أيضًا.
مبدأ عمل الجهاز
طيف الانبعاث الشراري، المعروف باسم الكوانتومتر، هو تقنية متقدمة وسريعة تُستخدم لتحليل سبائك المعادن بدقة. تعتبر هذه الطريقة من أبرز الأساليب المستخدمة حالياً لفحص التركيب الكيميائي لمجموعة متنوعة من السبائك، بما في ذلك سبائك الحديد والألمنيوم والنحاس والنيكل.
للتحليل الدقيق للعناصر الكيميائية الموجودة في المعادن، يتطلب جهاز الكوانتومتر عملية معايرة مسبقة. يتم ذلك باستخدام عينة معيارية تمتلك تركيبة كيميائية معروفة. على سبيل المثال، عند فحص الفولاذات السبائكية، يتم أولاً معايرة الجهاز بواسطة عينة معيارية، مما يتيح للجهاز تحديد العناصر السبائكية في الفولاذ بدقة.
عند القيام بالتحليل، يقوم جهاز الكوانتومتر بإنشاء قوس كهربائي صغير على سطح العينة. يعمل هذا القوس على تبخير جزء من المعدن، مما يؤدي إلى إطلاق العناصر الموجودة فيه. نظرًا لارتفاع درجة حرارة القوس الكهربائي، تتحول هذه العناصر إلى بخار ثم إلى أيونات مثارة. هذه الأيونات المثارة قادرة على إصدار ضوء.
كل عنصر كيميائي يمتلك أطوال موجية محددة للضوء الذي ينطلق منه، وبالتالي يمكن تحليل الضوء الناتج باستخدام منشور. عند تحليل الضوء، نجد أنه يتكون من مجموعة من الأطوال الموجية المميزة لكل عنصر. يتم قياس شدة الضوء عند كل طول موجي بواسطة كاشف، حيث تكون شدة الضوء مرتبطة بشكل مباشر بتركيز العنصر المحدد في العينة.
من خلال تحليل الأطوال الموجية للضوء المنبعث، يمكن تحديد نوع العناصر الموجودة في العينة. كما يمكننا من خلال مقارنة شدة الضوء عند هذه الأطوال الموجية مع العينة المرجعية تحديد كمية كل عنصر بدقة. وبذلك، يتمكن جهاز الكوانتومتر من تقديم معلومات شاملة حول التركيب الكيميائي للعينة المدروسة.
فوائد القياس
تُعتبر طريقة الكوانتومتر وسيلة سريعة وموثوقة لتحليل التركيب الكيميائي للمعادن. على الرغم من أن عملية إنشاء الشرارة تؤدي إلى حدوث أثر احتراق صغير على سطح العينة، إلا أن هذا الأثر لا يؤثر في كثير من الحالات على أداء القطعة. لذا، يمكن اعتبار هذه الطريقة في العديد من الحالات كتحليل غير مدمر. ومع ذلك، يُعتبر التحليل الكوانتومتري في العموم تحليلًا مدمراً، حيث يمكن أن يؤثر على العينة بشكل نهائي.
أنواع العينات
تُستخدم تقنية الكوانتومتر بشكل واسع في الصناعات المعدنية، حيث تساعد في تحديد جودة المواد الخام، وتقييم الخصائص الفيزيائية للسبائك، وضمان توافقها مع المعايير المطلوبة. بفضل دقتها وسرعتها، تُعد هذه التقنية أداة أساسية في مجالات مثل صناعة السيارات، والطيران، والإنشاءات، حيث تلعب دورًا حيويًا في ضمان سلامة المنتجات وكفاءتها.
التحليل الدقيق لجميع سبائك الحديد مع تقرير عن الدرجة والمعايير (الفولاذ الكربوني البسيط، والفولاذات السبائكية، والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة)
تحليل سبائك الألمنيوم
تحليل سبائك النحاس
تحليل سبائك النيكل
تحليل سبائك التيتانيوم
باختصار، فإن الكوانتومتر يمثل تقنية حديثة ومهمة في تحليل المواد المعدنية، حيث يجمع بين السرعة والدقة في تقديم معلومات قيمة حول التركيب الكيميائي للسبائك.
تفسير النتائج
1. تحديد العناصر الكيميائية
يجب أن تحتوي النتائج على قائمة بالعناصر الموجودة في العينة، مثل الحديد، الكربون، الألمنيوم، النحاس، النيكل، وغيرها.
يتم الإبلاغ عن النسب المئوية أو الوزن لكل عنصر. يمكن استخدام هذه النسب لتحديد نوع السبيكة وتصنيفها.
2. مقارنة مع المعايير
يجب مقارنة النتائج مع معايير الصناعة أو المواصفات المعتمدة. على سبيل المثال، إذا كانت السبيكة عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ، يجب التحقق من أن نسبة الكروم والنيكل تتوافق مع المواصفات المطلوبة.
بناءً على المقارنة، يمكن تحديد ما إذا كانت السبيكة تتوافق مع المعايير المطلوبة أم لا. إذا كانت النسب خارج النطاق المطلوب، قد يشير ذلك إلى مشاكل في الجودة.
3. تفسير النتائج الفنية
يمكن استنتاج الخصائص الميكانيكية والسلوكية للسبيكة بناءً على التركيب الكيميائي. على سبيل المثال، سبائك الألمنيوم التي تحتوي على نسبة عالية من النحاس قد تكون أكثر قوة ولكن أقل مقاومة للتآكل.
بناءً على خصائص السبيكة، يمكن تحديد التطبيقات المناسبة لها. مثلاً، سبائك التيتانيوم المستخدمة في الصناعات الجوية يجب أن تكون خفيفة وقوية.
باختصار، تفسير نتائج تحليل سبائك المعادن يتطلب فهماً شاملاً للمعايير، خصائص المواد، والأداء المتوقع. يوفر هذا الفهم الأساس لاتخاذ قرارات مستنيرة حول استخدام المواد في التطبيقات الصناعية المختلفة.