گذشته و حال طیف‌سنج‌های نشر قوس

وقتی صحبت از طیف‌سنج‌های نشر اتمی می‌شود، اکثر مردم فوراً به ICP-AES یا شاید طیف‌سنج‌های خواندن مستقیم جرقه فکر می‌کنند. تعداد کمی از طیف‌سنج‌های نشر قوس نام می‌برند. با این حال، این فناوری به عنوان عضوی باسابقه از خانواده طیف‌سنج‌های نشر اتمی، در دهه‌های گذشته سهم قابل توجهی در تجزیه و تحلیل کیفی و کمی عناصر معدنی در زمینه‌هایی مانند اکتشاف زمین‌شناسی، فلزات غیرآهنی و علم مواد داشته است.

حتی امروزه، با وجود ابزارهای پیشرفته که به طور گسترده در دسترس هستند، مزایای آن - مانند تجزیه و تحلیل مستقیم نمونه‌های پودری و حساسیت بالا - آن را به عنوان روش تعیین‌شده برای تعیین نقره، بور و قلع در صنعت زمین‌شناسی حفظ کرده است. این روش همچنان یک ابزار ضروری در آزمایشگاه‌های زمین‌شناسی است و همچنین روش استاندارد توصیه‌شده برای تشخیص عناصر ناخالصی در فلزات با خلوص بالا مانند تنگستن، مولیبدن، نیوبیوم و تانتالوم و همچنین اکسیدهای آنها است.

طیف‌نگار کلاسیک که به طور فزاینده‌ای بزرگتر می‌شود

ابتدا، بیایید با «پیشکسوتان» طیف‌سنجی نشری قوس آشنا شویم. طیف‌سنج‌های اتمی قوس اولیه از صفحات عکاسی برای ثبت طیف‌های نشری استفاده می‌کردند و طیف‌نگار نامیده می‌شدند. داستان از سال ۱۹۶۹ آغاز شد، زمانی که سلف شرکت ابزارهای تحلیلی پکن بیفن رویلی (گروه) - کارخانه ابزار نوری شماره ۲ پکن - با موفقیت یک طیف‌نگار توری صفحه یک متری را توسعه داد. این مدل امروزه در بسیاری از آزمایشگاه‌ها به عنوان یک منظره رایج باقی مانده است.

طیف‌سنج یک متری

این دستگاه مانند یک «استاد تاریکخانه» دقیق بود. اگرچه کار با آن دشوار بود (نیاز به مراحل پردازش عکاسی داشت)، حساسیت استثنایی آن پایه و اساس تجزیه و تحلیل طیفی قوس را بنا نهاد و در آن زمان غیرقابل جایگزینی بود. شما ممکن است مدل‌های بزرگتری را نیز دیده باشید - طیف‌نگارهای توری دو متری با یک «بشکه» بزرگ سبز.

طیف‌نگارهای توری دو متری

این «بشکه بزرگ» با فاصله کانونی دو متر چقدر چشمگیر است؟ حالا به این غول زیر نگاه کنید. گفته می‌شود فاصله کانونی آن ۳.۴ متر است که برای یک آزمایشگاه معمولی مناسب نیست و همچنین به یک منبع نور تحریک بزرگ مجهز شده است.

طیف‌نگار توری ۳.۴ متری

منبع نور تحریک طیف‌نگار توری ۳.۴ متری

فرآیند پیچیده جمع‌آوری داده‌ها

به دست آوردن داده‌ها از طیف‌نگار کاری خسته‌کننده و پیچیده بود: پس از آماده‌سازی نمونه، طیف‌نگار انجام می‌شد. پس از اتمام کار، نگهدارنده صفحه عکاسی باید برداشته شده و به تاریکخانه منتقل می‌شد. زیر نور قرمز ملایم، صفحه تحت مراحل ظهور، تثبیت و شستشو قرار می‌گرفت - فرآیندی مشابه ظهور عکس‌های سیاه و سفید.

ممکن است صفحه‌ای که با دقت پردازش شده است به دلیل نوردهی بیش از حد کاملاً سیاه شود و تمام کارهای قبلی را بی‌فایده کند. از طرف دیگر، به دلیل مشکلاتی با ماده‌ی ظهور یا تثبیت‌کننده، صفحه ممکن است بیش از حد تیره یا بیش از حد روشن باشد که قابل استفاده نباشد و مجبور به راه‌اندازی مجدد شوید.

اتاق تاریک

با توجه به فراوانی خطوط طیفی نشری، لازم بود آنها را با بزرگنمایی بالا بررسی کنید و خطوط تحلیلی هر عنصر هدف را یکی یکی انتخاب کنید. تجزیه و تحلیل کمی مستلزم اندازه‌گیری چگالی آنها با استفاده از چگالی‌سنج بود. حتی برای تحلیلگران باتجربه، این کار آسانی نبود؛ برای تازه‌کارها، یک کابوس بود. چشم‌ها از نگاه کردن به خطوط خسته می‌شدند، با این حال تنها چند خط تحلیلی شناسایی شدند.

حسگرهای تصویر جایگزین صفحات عکاسی می‌شوند

با پیشرفت‌های تکنولوژیکی، فناوری حسگر تصویر بالغ شد و کاربردهایی در صنایع مختلف پیدا کرد. همانطور که دوربین‌های دیجیتال جایگزین دوربین‌های فیلمی شدند، حسگرهای تصویر با جایگزینی صفحات عکاسی سنتی، طیف‌سنجی نشر قوس را متحول کردند. این حسگرها با استفاده از اثر فوتوالکتریک، سیگنال‌های نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و در نهایت آنها را برای نمایش مستقیم روی نرم‌افزارهای کامپیوتری دیجیتالی می‌کنند - و فرآیند دست و پا گیر جمع‌آوری داده‌ها در طیف‌نگارهای سنتی را از بین می‌برند.

نقطه عطف واقعی بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۴ رخ داد.بی اف آر السری AES-7000 را عرضه کرد - یک نوآوری متحول‌کننده که تجزیه و تحلیل طیفی منبع قوس را با لوله‌های فوتومولتی‌پلایر (PMT) ترکیب می‌کرد تا به «خواندن مستقیم» دست یابد. کاربران سرانجام از مراحل پرزحمت مانند پردازش صفحه و اندازه‌گیری چگالی رهایی یافتند و به طور چشمگیری کارایی را بهبود بخشیدند و پذیرش این فناوری را در زمین‌شناسی و متالورژی تسریع کردند.

اگرچه سری AES-7000 سریع بود، اما محدودیت‌هایی داشت - خطوط طیفی آن ثابت بودند. در سال ۲۰۱۷،بی اف آر البا عرضه رسمی نسل بعدی طیف‌سنج نشر قوس، AES-8000، جهش دیگری به جلو برداشته شد. این دستگاه نقاط قوت طیف‌سنج‌های توری یک متری سنتی - تحریک قوس جریان متناوب/جریان مستقیم (AC/DC)، سیستم روشنایی سه لنزی و مسیر نوری کلاسیک Ebert-Fassie - را به ارث برده و در عین حال از یک حسگر CMOS با کارایی بالا برای تشخیص سیگنال استفاده می‌کند. این دستگاه که به طور کامل بازطراحی شده بود، از «دانستن وجود آن» به «دیدن همه چیز» جهشی بزرگ داشت. AES-8000 با کاربری ساده، سریع و راحت، مستقیماً به نقاط ضعف کاربران طیف‌سنج پرداخت و به سرعت به محصول اصلی در نسل جدید طیف‌سنج‌های نشر قوس تبدیل شد.

✔ پیشرفت در عملکرد: استفاده از ترکیب «سیستم نوری Ebert-Fassie + آشکارساز CMOS». حساسیت CMOS چندین برابر CCD های معمولی است و همراه با اپتیک ثبت اختراع شده، تداخل پس زمینه به حداقل می‌رسد.

✔ نوآوری اصلی: آنالیز طیف کامل واقعی. این دستگاه نه تنها چالش صنعت در اندازه‌گیری دقیق عناصری مانند نقره، قلع و بور در نمونه‌های زمین‌شناسی را حل کرد، بلکه الزامات دقت استانداردهای ملی را نیز برآورده ساخت.

✔ تجربه هوشمند: ترازبندی خودکار الکترود، قفل‌های ایمنی، تصحیح خودکار پس‌زمینه نرم‌افزاری - این ویژگی‌های هوشمند، دستگاه را نه تنها دقیق، بلکه «کاربرپسندتر» و ایمن‌تر نیز می‌کنند.

طیف‌سنج انتشار قوس AC/DC مدل AES-8000

مقایسه بین قدیمی و AES-8000

از کلاسیک تا نوآورانه، و سپس دوباره کلاسیک شدن. در توسعه طیف‌سنج‌های نشر قوس، تلاش‌های شرکت (گروه) ابزارهای تحلیلی پکن بیفن-روئیلی، همانطور که در تکرار محصولاتش نشان داده شده است، مسیر روشنی از «تقویت فناوری» را منعکس می‌کند. این شرکت از طریق خودبهبودی مداوم، یک تکنیک تحلیلی «باستانی» را در عصر فناوری هوشمند احیا کرده است.