هل تساءلت من قبل كيف يعرف العلماء من الكويكب البعيد، أو كيف تقوم منشأة إعادة التدوير بفرز معادن مختلفة، أو كيف يؤكد مسؤول عن الحفاظ على الفن الأصباغ في لوحة قديمة تعود لقرون؟

تكمن الإجابة غالباً في أداة قوية ومذهلة تعمل كفك تشفير سري عالي التقنية: مطياف الأشعة السينية.

إذا بدا ذلك معقداً، فلا تقلقوا. في دليل المبتدئين هذا، سوف نحلل ما هو مطياف الأشعة السينية، كيف يعمل بمصطلحات بسيطة، ولماذا هو أمر مهم في العديد من المجالات. لنكشف المخفي معاً

اطلع عليه بتاريخ 13 ديسمبر 2013. The Superpower: Seeing What Eyes Can& (باللغة الإنجليزية)#39 ؛ ت

في قلبها، القوة العظمى لمطياف الأشعة السينية هي تحليل العناصر. وهو يجيب عن السؤال الأساسي: "ما هي العناصر الكيميائية في هذه المادة، وكم من كل منها موجود؟"

لا يمكنك الجزم دائماً بالنظر ويمكن ان تكون قطعة المعدن اللامع ألومنيوم، تيتانيوم، او فولاذ مقاوم للصدأ. ويمكن لرقاقة الطلاء الحمراء أن تحتوي على الزئبق أو الحديد أو الصبغة الاصطناعية الحديثة. مطياف الأشعة السينية لا يخمن -إنه يعرف.

الفكرة الأساسية: بصمة عنصر فريدة

هذا هو المبدأ العلمي السحري: كل عنصر في الكون، عندما يتحمس، يبعث مجموعة فريدة من الأشعة السينية. وكأن كل عنصر له رمز شريطي خاص به أو بصمة في جزء الأشعة السينية من الطيف الضوئي

مطياف الأشعة السينية يقوم بأمرين أساسيين:

يثير الذرات في العينة (يجعلها مثارة).

تستمع إلى الأشعة السينية تنبعث منها عندما تهدأ، ثم تفك شفرة تلك الإشارة لتحديد العناصر.

كيف يعمل: خطوة بخطوة بسيطة

تخيل أنك ترقص على البيانو كل مفتاح هو عنصر مختلف.

العينة: تضع الجسم (صخرة، خردة معدنية، قطعة من الفخار) في الآلة أو بالقرب منها.

الإثارة (الضغط على المفاتيح): يطير المطياف العينة بشعاع من الطاقة. وغالبا ما يكون هذا تيار من الأشعة السينية (كما هو الحال في الطبيب#39 ؛ أو شعاع إلكتروني مركز هذه الطاقة تصطدم بالإلكترونات السائبة من الذرات داخل العينة.

الانبعاث (الصوت)هذا يربك الذرات للعودة إلى حالة مستقرة، الإلكترون من الغلاف الخارجي يهبط في لملء الثقب. هذا العمل يطلق حزمة صغيرة محددة من الطاقة الأشعة السينية. الأهم من ذلك، طاقة الأشعة السينية هذه فريدة من نوعها للعنصر الذي أتت منه. الحديد والصوت مختلف عن النحاس.

الاكتشاف (الاستماع بعناية): كاشف حساس ينبعث من الأشعة السينية.

التحليل (قراءة الورقة الموسيقية)يأخذ الكمبيوتر كل اشارات الاشعة السينية المكتشفة ويفرزها بحسب طاقتها. وهو ينتج رسما بيانيا -طيفا -مع قمم عند طاقات محددة. كل قمة تتوافق مع عنصر. كلما كانت القمة أعلى، كلما زاد تواجد هذا العنصر.

وتماماً هكذا، يتم الكشف عن التركيب المخفي على الشاشة!

اثنين من النكهات الرئيسية: EDX و WDX

ستسمعون غالباً عن نوعين رئيسيين:

مطياف الأشعة السينية المنتشرة للطاقة (EDX أو EDS): The "all-at-once" listener. وهو يكشف مجموعة واسعة من طاقات الأشعة السينية في وقت واحد. إنه أسرع، ويوجد عادة في المجاهر الإلكترونية، وعظيم للتحليل العام.

الطول الموجي -Dispersive X-ray Spectroscopy (WDX أو WDS): The " exact tuner." وهو يفصل الأشعة السينية عن طريق الطول الموجي بدقة بالغة. إنها أبطأ ولكنها توفر دقة فائقة وحساسية خاصة في تمييز العناصر ذات الإشارات المتشابهة جداً

أين يستخدم؟ (بالإنجليزية: Everywhere!)

هذا ليس مجرد فضول مختبر. مطياف الأشعة السينية هو العامل في العالم الحقيقي:

استكشاف الفضاء: تحمل العربات المتجولة على المريخ (مثل كيوريوسيتي (Curiosity) ومواصلته (Perseverance)) مطيافات بالأشعة السينية لتحليل تربة المريخ وصخوره.

الصناعة والتصنيع: فحص تركيب السبائك المعدنية لقطع غيار الطائرات، وضمان جودة الصلب، والتحكم في سماكة الطبقات المعدنية.

العلوم البيئيةتحليل تلوث التربة أو المياه للمعادن الثقيلة السامة مثل الرصاص أو الزرنيخ.

علم الآثار والحفاظ على الفن: تحديد الأصباغ في اللوحات، وتحديد أصل صقيلة الفخار، أو توثيق القطع الأثرية القديمة.

الطب الشرعيتحليل بقايا الطلق الناري، رقائق الطلاء من حوادث الصدم والفر، أو المساحيق غير المعروفة.

الجيولوجيا والتعدين: تحديد تركيبات المعادن في عينات الخام لتوجيه عمليات التعدين.

لماذا هو شائع الى هذا الحد؟

غير مدمر: في اعدادات كثيرة، يمكنك ان تحلِّل شيئا دون ان تتلفه او حتى تلمسه -وهو امر مناسب تماما للفن الثمين او للادلة الجنائية.

الكفاءة السريعة: يمكن أن يستغرق التحليل ثوان إلى دقائق فقط.

متعدد الاستعمالاتيعمل على المواد الصلبة والسوائل والمساحيق وغيرها.

Terras Pi900E محلل سبيكة محمول باليد

الدقة والسرعة وسهولة الاستخدام وفعالية التكلفة -يجمع محلل السبائك المحمول Pi 900E كل ذلك معًا. وهو مصمم خصيصًا للمهنيين العاملين في مختلف الصناعات، ويسخر تكنولوجيا الأشعة السينية المتقدمة لتقديم تحليل دقيق للعناصر في الموقع يمتد من البوتاسيوم إلى اليورانيوم. فهي صغيرة الحجم، ومتينة، ومصممة بشكل بديهي، مع خدمة الواي فاي المدمجة وخيارات المعايرة المتعددة الاستخدامات، وهي تخدم كأداة معتمدة في الموقع لفرز الخردة، وضمان الجودة، والاختبارات المختبرية.

خلاصة القول

لذا، في المرة القادمة التي تسمعون فيها عن مطياف الأشعة السينية، تخيلوا الأمر ليس كآلة مخيفة معقدة، بل كمترجم بارع. فهي تستمع الى لغة الذرات السرية -الاشعة السينية الفريدة التي تطلقها -وتترجمها الى قائمة واضحة بالمكونات التي نستخدمها نحن.

إنه مفتاح أساسي لفهم العالم المادي من حولنا، من أعمق المناجم على الأرض إلى أقاصي نظامنا الشمسي.

نبذة عن الأرض العلمية

تيرا ساينتفك) هي أم عالية التقنية

تقدم العلوم حاليا مجموعة من المنتجات للعملاء العالميين، بما في ذلك محلل سبائك محمول باليد، محلل المعادن الثمينة باليد، محلل التعدين المحمول باليد، محلل المعادن الثمينة، محلل داخل الخط، ووحدات مطياف، جنبا إلى جنب مع محلل XRF. ونحن نخدم باستمرار عملاءنا العالميين في مجالات مثل التصنيع الميكانيكي ومعالجة المعادن والفضاء الجوي والبتروكيماويات والتعدين والجيولوجيا وسلامة الأغذية وحماية البيئة والبحث العلمي.

لمعرفة المزيد، من فضلك دون#39 ؛ لا تتردد في الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني على sales@terra-scientific.com أو زيارة موقعنا على http://www.terra-scientific.com