کوانتومتری – طیف سنجی جرقه ای

طیف سنج جرقه‌ای که در ایران به کوانتومتر معروف است، یکی روش سریع و دقیق برای بررسی آلیاژهای فلزی است. امروزه این روش به طور گسترده برای بررسی ترکیب شیمیایی آلیاژهای مختلف استفاده می‌شود. برای آنالیز دقیق عناصر در ترکیب شیمیایی فلزات، دستگاه کوانتومتری باید کالیبره شود مثلا برای بررسی فولادهای آلیاژی، دستگاه با یک نمونه استاندارد که ترکیب شیمیایی مشخص دارد ابتدا کالیبره می‌شود و سپس می‌توان از این دستگاه برای تشخیص عناصر آلیاژی فولاد استفاده کرد. از این رو دستگاه کوانتومتری فقط برای خانواده خاصی از آلیاژها می‌تواند استفاده شود که نمونه استاندارد آن موجود باشد. برای آنالیز ترکیب شیمیایی فلزات، دستگاه کوانتومتری یک قوس الکتریکی کوچک روی نمونه ایجاد می‌کند. این قوس الکتریکی باعث تبخیر بخشی از سطح فلز می‌شود. بر اثر دمای بالای قوس الکتریکی، عناصر موجود در فلز بخار شده و این عناصر بخار شده به دلیل دمای بالای قوس الکتریکی به یون‌های برانگیخته تبدیل می‌شوند. این یون‌های برانگیخته می‌توانند از خود نور ساطع کنند. طول موج‌های نور ساطع شده از هر عنصر مقدار ثابت و مشخصی است از این رو اگر نور تولید شده از قوس الکتریکی را با یک منشور تجزیه کنیم، متوجه می‌شویم که این نور از چند طول موج مشخص تشکیل شده است. یک آشکار ساز شدت نور را در هر طول موج اندازه‌گیری می‌کند. هر طول موج مربوط به عنصر خاصی است و شدت نور در این طول موج وابسته به مقدار آن عنصر خاص است. به این ترتیب با مشخص کردن طول موج‌های نور ایجاد شده می‌توان نوع عناصر موجود در نمونه را مشخص کرد و با مشخص کردن شدت هر طول موج و مقایسه آن با نمونه مرجع می‌توان مقدار هر عنصر را مشخص کرد. در واقع دستگاه کوانتومتری با تحلیل نور ایجاد شده بر اثر جرقه ایجاد شده با سطح فلز و مقایسه آن با نتایج نمونه مرجع می‌تواند مقدار عناصر موجود در نمونه را مشخص کند. اجزای دستگاه در شکل زیر نشان داده شده است.

روش کوانتومتری روشی سریع برای آنالیز ترکیب شیمیایی فلزات است و به طور کلی نتایج بدست آمده از آنالیز کوانتومتری نتایج قابل اعتمادی هستند و  بر اثر ایجاد جرقه روی بخش کوچکی از سطح، اثر سوختگی کوچکی روی نمونه ایجاد می‌شود. در بسیاری از موارد این اثر جرقه روی کارکرد قطعه اثری ندارد از این رو در بسیاری از موارد می‌توان از این آنالیز به عنوان آنالیز غیر مخرب استفاده کرد ولی به طور کلی آنالیز کوانتومتری آنالیز مخرب به حساب می‌آید.

کاربرد آنالیز کوانتومتری

• آنالیز دقیق تمام آلیاژهای یایه آهن با گزارش گرید و استاندارد (فولاد‌های ساده کربنی، آلیاژی، ضد زنگ و نسوز)
• آنالیز آلیاژهای پایه آلومینیم
• آنالیز آلیاژهای پایه مس
• آنالیز آلیاژهای پایه نیکل
• آنالیز آلیاژهای پایه تیتانیم

مشخصات فنی:

محدوده طول موج: ۱۷۲-۴۲۰ نانومتر

پوشش نوری تا ۶۷۱ نانومتر (برای Cu,Na,Li)

انجام آزمون (کوانتومتری) بر اساس استانداردهای زیر:

ASTM E415, ASTM E2994, ASTM E716, ASTM E1086, ASTM E1251, ASTM E1019

آماده سازی نمونه برای آنالیز کوانتومتری

برای انجام  آنالیز کوانتومتری، نمونه باید دارای حداقل یک سطح صاف، تمیز و بدون هیچ گونه اکسید یا ناخالصی خارجی باشد زیرا آنالیز کوانتومتری، یک آنالیز سطحی است و وجود ناخالصی و یا اکسید روی سطح موجب ایجاد خطا در آنالیز می‌شود.

برای نمونه‌های بزرگ (تمام ابعاد بیش از ۵ سانتی متر) باید بخشی از نمونه بریده شود و آنالیز از آن بخش گرفته شود.

نتایج آنالیز کوانتومتری

نتایج آنالیز به صورت یک فایل اکسل ارائه می‌شود که این فایل اکسل شامل درصد وزنی عناصر موجود در نمونه است. برای نمونه‌های فولادی، استاندارد مربوط به نمونه نیز گزارش می‌شود.