توانایی تشخیص ترکیب مواد با تطبیق‌پذیری و دقت برای کارگاه‌های ضایعات و بازیافت امروزی ضروری است.
تکنولوژی XRF چیست؟
فلورسانس اشعه‌ی ایکس (XRF) یک تکنیک غیرمخرب است که برای تشخیص ترکیب مواد استفاده میشود. برای بازیافت‌کنندگانی که فلزات و آلیاژها را مرتب می‌کنند، در کاربردهایی که درک دقیق محتوا و ترکیب مهم است، آنالایزرهای دستی مبتنی بر فلورسانس اشعه ایکس (XRF) به مدت چندین دهه ابزار اصلی مورد استفاده برای اهداف تأیید مواد بوده است.
مزایای فلورسانس اشعه ایکس دستی (XRF)
آنالایزرهای XRF دستی توسط اکثر افراد به عنوان بهترین گزینه برای کاربرد در فولاد ضد زنگ و فلزات سنگین یا برای بازیافت‌های متمرکز بر پلاستیک و دسته‌بندی زباله‌های الکترونیکی در نظر گرفته می‌شوند. آنالایزرهای فلورسانس اشعه ایکس دستی این قابلیت را دارند که از مواد عکسبرداری کنند و داده‌ها را مستقیماً برای کارکنان ارسال کنند تا بتوانند به راحتی ترکیبات خود را بسازند. این دستگاه طراحی شده‌است برای تشخیص سریع عناصر سبک برای بازیافت ضایعات، PMI اساسی، تولید فلزات و فلزات گران‌بها. همچنین فلزات آهنی، آلومینیوم، مس، فولاد ضد زنگ، نیکل و عیار طلا را فورا اندازه می‌گیرد که باعث میشود این آنالایزرها برای محوطه‌هایی که در کار دسته‌بندی و بررسی مواد را انجام می‌دهند بسیار ارزشمند شود. این ابزار خستگی را کاهش و بهره‌وری را افزایش می‌دهد که باعث سود بیشتر برای بازیافت‌کنندگان ضایعات فلزی میشود.
تکنولوژی LIBS چیست؟
در سال‌های اخیر، طیف‌سنجی فروشکست القایی لیزر (LIBS) به طور فزاینده‌ای در کاربردهای بازیافت فلزات، به‌ویژه با آلومینیوم و سایر فلزات غیرآهنی استفاده شده است. LIBS یک تکنیک تحلیلی است که از یک پرتو لیزر با پالس کوتاه و انرژی کم برای ایجاد فرسایش لیزری استفاده می‌کند و امکان تجزیه و تحلیل سطح نمونه را بدون نگرانی در مورد تشعشعات فراهم می‌کند.
مزایای طیف سنجی فروشکست القایی لیزر
هنگام استفاده از LIBS، برای افزایش سرعت و بهره‌وری، نتایج تشخیص مواد را می‌توان در کمتر از 10 ثانیه به دست آورد. قابل حمل بودن آن، به ویژه برای اپراتورها در مکان‌های شغلی پیچیده با فضاهای کوچک یا دشوار که نیازمند دسترسی به تجزیه و تحلیل هستند، بسیار ارزشمند است. علاوه بر این، LIBS معمولاً مقادیر بسیار کمی از مواد را نمونه‌برداری می‌کند که باعث میشود تقریباً به طور کامل غیرمخرب در نظر گرفته شود.
تفاوت XRF و LIBS چیست؟
در یک گزارش در سال 2015 دکتر جان آی اچ پترسون، متخصص تجزیه و تحلیل فلزات، این دو فناوری را با جزئیات با یکدیگر مقایسه می‌کند. او می نویسد: “برای مرتب‌سازی سریع آلیاژهای آلومینیوم بر اساس عناصر سبک و همچنین برای جداسازی بسیاری از گریدهای منیزیم و تیتانیوم، LIBS به وضوح بهترین جایگزین است. اما زمانی که دقت و ظرافت اهمیت بیشتری دارد مانند تجزیه و تحلیل و کنترل کیفیت PMI (شناسایی مثبت مواد) یا هنگامی که ارقام قیمت در معاملات ضایعات مورد نیاز است (Ni، Mo، و غیره)، یا برای اندازه‌گیری آلیاژهای فولاد ضد زنگ با دمای بالا یا سایر آلیاژهای فلزات سنگین، همچنان XRF روش انتخابی است.”
به بیان ساده‌تر، آنالایزرهای XRF دستی از تابش اشعه ایکس برای تشخیص محتوا و ترکیب فلز و آلیاژ استفاده می کنند، در حالی که LIBS از پالس لیزری کم انرژی و فناوری نوری استفاده می‌کند که بدون نگرانی در مورد تشعشعات، تجزیه و تحلیل را ارائه می‌دهد.
به طور کلی، با توجه به پیشرفت در زمینه‌ی آنالایزرهای دستی ضایعات، این دستگاه‌ها اکنون می‌توانند طیف وسیع‌تری از عناصر و آلیاژها، از جمله عناصر سبک را در تأسیسات خود با سرعت، دقت و ایمنی بالا شناسایی و دسته‌بندی کنند. در حال حاضر هر دو آنالایزر LIBS و XRF دارای اتصال هوشمند و قابل اعتماد به ابزارهای تجزیه و تحلیل داده هستند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند که سبک وزن، مقاوم و از نظر ارگونومی برای کاربران مناسب باشند.
خبرگزاری محصولات بازیافتی از برخی تولیدکنندگان پیشرو این صنعت خواست تا توضیحی در مورد نحوه‌ی مقایسه‌ی این دو فناوری ارائه دهند.
برخی تکنولوژی XRF را به عنوان یک فرآیند کاملا غیرمخرب توضیح می‌دهند که در آن، الکترونها از اربیتال‌های اتمی خود جابجا می‌شوند و یک انرژی انفجاری آزاد می‌کنند که ویژگی یک عنصر مشخص است. سپس این انرژی آزاد شده توسط یک آشکارساز سیلیکونی ثبت میشود که به نوبه‌ی خود انرژی‌ها را بر اساس عنصر طبقه‌بندی می‌کند.
همچنین مفهوم آنالایزرهای LIBS را به این صورت توضیح می‌دهند که: یک پالس لیزر به سطح نمونه برخورد می‌کند و مقداری مواد را از سطح جدا می‌کند و یک ستون پلاسما (گاز جزئی یونیزه) تولید می‌کند. انرژی لیزر کم است، اما روی یک نقطه میکروسکوپی نمونه متمرکز میشود تا پلاسما تولید شود. در این پلاسما، نور ساطع شده از طریق فیبرهای نوری منتقل میشود و تابش چند رنگی در یک یا چند طیف‌سنج پراکنده میشود و توسط تراشه‌های CCD شناسایی میشود. (CCD یک فناوری حسگر تصویر است که نور را به بارهای الکتریکی تبدیل می‌کند و در اکثر دوربین‌های دیجیتال استفاده میشود.)
گفته میشود که XRF در زمینه‌ی سرعت، سهولت و هزینه نمی‌تواند با LIBS رقابت کند زیرا آنالایزرهای لیزری فلزات را در یک تا دو ثانیه و بسیار سریع‌تر از XRF شناسایی می‌کنند و هیچ نگرانی در مورد تشعشعات وجود ندارد چرا که از لیزر پالسی ایمن برای چشم استفاده می‌کنند. همچنین LIBS به آموزش یا نگهداری خاصی نیاز ندارد. لازم به ذکر است که با توجه به تجربیات موجود، LIBS گزینه مناسبی برای بازیافت پلاستیک یا کاربردهای زباله الکترونیکی نیست، در حالی که XRF برای چنین کاربردهایی بسیار مناسب است.
جالب‌ترین نکته در مورد LIBS توانایی اندازه‌گیری عناصری است که نمی‌توان با XRF اندازه‌گیری کرد. کربن، بریلیوم و لیتیوم همگی امکان‌پذیر هستند و پیشرفت‌های اخیر باعث شده‌است تا کربن درجه‌ی L هم برای برخی از آنالایزرهای LIBS قابل دستیابی باشد.
البته آنالایزرهای LIBS برای شناسایی برخی از عناصری که XRF در آنها برتری دارد، مشکل دارند به عنوان مثال فلزات نسوز مانند کروم، زیرکونیوم، مولیبدن و سایر عناصر آلیاژی رایج و مهم. روش LIBS اندازه لکه‌ای بسیار کوچک‌تر از XRF دارد یعنی جای سوختگی باقی مانده کوچک است اما وقتی دو بار پشت سر هم تست می‌کنید، دریافت همان پاسخ بسیار سخت‌تر میشود چرا که نمونه در مقیاس‌های کوچک LIBS متفاوت است.
