تقنيات اكتشاف النقاء للمعادن عالية النقاء

فيما يلي تحليل شامل لأحدث التقنيات والدقة والتكاليف وسيناريوهات التطبيق:

أنا. أحدث تقنيات الكشف ‌

1. ‌تقنية اقتران ICP-MS/MS‌

• ‌مبدأ‌: استخدام مطياف الكتلة جنبا إلى جنب (MS/MS) للتخلص من تداخل المصفوفة ، جنبا إلى جنب مع المعالجة المحسنة (على سبيل المثال ، هضم الحمض أو حل الميكروويف) ، مما يتيح الكشف عن تتبع الشوائب المعدنية والميتالية على مستوى PPB ‌
• ‌دقة‌: حد الكشف منخفض مثل ‌0.1 جزء في المليون‌ ، مناسبة للمعادن الفائقة (99.9999 ٪ نقاء) ‌
• ‌يكلف‌: مصاريف المعدات العالية (‌~285،000-285،000-714،000 دولار‌) ، مع متطلبات الصيانة والتشغيلية المطالبة

1. ‌عالية الدقة ICP-OES‌

• ‌مبدأ‌: يحدد الكميات الشوائب عن طريق تحليل أطياف الانبعاث الخاصة بالعنصر الناتجة عن الإثارة في البلازما.
• ‌دقة‌: يكتشف الشوائب على مستوى PPM مع نطاق خطي واسع (5-6 أوامر من الحجم) ، على الرغم من أن تداخل المصفوفة قد يحدث.
• ‌يكلف‌: تكلفة المعدات المعتدلة (‌~143،000-143،000-286،000 دولار أمريكي‌) ، مثالية للمعادن الروتينية عالية النقاء (99.9 ٪-99.99 ٪ نقاء) في اختبار الدُفعات.

1. ‌قياس الطيف الكتلي لتفريغ التوهج (GD-MS)‌

• ‌مبدأ‌: يؤين أسطح العينة الصلبة مباشرة لتجنب تلوث الحل ، مما يتيح تحليل وفرة النظير.
• ‌دقة‌: حدود الكشف عن الوصول ‌مستوى PPT‌ ، مصمم للمعادن الفائقة الدرجة من فئة أشباه الموصلات (99.9999 ٪ نقاء) ‌.
• ‌يكلف‌: مرتفع للغاية (‌> 714،000 دولار أمريكي‌) ، يقتصر على المختبرات المتقدمة ‌.

1. ‌التحليل الطيفي للأشعة السينية بالأشعة السينية (XPS)‌

• ‌مبدأ‌: تحليل الحالات الكيميائية السطحية للكشف عن طبقات الأكسيد أو مراحل الشوائب 78.
• ‌دقة‌: قرار عمق النانو ولكن يقتصر على تحليل السطح ‌.
• ‌يكلفعالي~ 429،000 دولار أمريكي‌) ، مع الصيانة المعقدة.

‌ii. حلول الكشف الموصى بها

استنادًا إلى نوع المعدن ، ودرجة النقاء ، والميزانية ، يوصى بالتوليفات التالية:

1. ‌المعادن الفائقة (> 99.999 ٪)‌

• ‌تكنولوجيا‌: ICP-MS/MS + GD-MS‌14
• ‌المزايا‌: يغطي الشوائب التتبع وتحليل النظائر بأعلى دقة.
• ‌التطبيقات‌: مواد أشباه الموصلات ، أهداف الثرثرة.

1. ‌المعادن القياسية عالية النقاء (99.9 ٪-99.99 ٪)‌

• ‌تكنولوجيا‌: ICP-OES + المعايرة الكيميائية ‌24
• ‌المزايا‌: فعالة من حيث التكلفة (‌مجموع ~ 214،000 دولار أمريكي‌) ، يدعم الكشف السريع متعدد العناصر.
• ‌التطبيقات‌: القصدير الصناعي عالي النقاء والنحاس وما إلى ذلك

1. ‌المعادن الثمينة (Au ، Ag ، Pt)‌

• ‌تكنولوجيا‌: XRF + Fire Assay‌68
• ‌المزايا‌: الفحص غير المدمر (XRF) مقترن بالتحقق الكيميائي عالي الدقة ؛ التكلفة الإجمالية ‌~71000 -71000 -143،000 دولار‌‌
• ‌التطبيقات‌: المجوهرات أو السبائك أو السيناريوهات التي تتطلب سلامة العينة.

1. ‌تطبيقات حساسة التكلفة‌

• ‌تكنولوجيا‌: المعايرة الكيميائية + الموصلية/التحليل الحراري ‌24
• ‌المزايا‌: التكلفة الإجمالية ‌<29000 دولار أمريكي‌ ، مناسبة للشركات الصغيرة والمتوسطة أو الفحص الأولي ‌.
• ‌التطبيقات‌: فحص المواد الخام أو مراقبة الجودة في الموقع.

‌iii. دليل مقارنة التكنولوجيا واختيار

ملخص

• ‌الأولوية على الدقة‌: ICP-MS/MS أو GD-MS للمعادن العالية للغاية ، والتي تتطلب ميزانيات كبيرة.
• ‌كفاءة التكلفة متوازنة‌: ICP-OES مع الأساليب الكيميائية للتطبيقات الصناعية الروتينية ‌.
• ‌الاحتياجات غير المدمرة‌: XRF + مقايسة الحريق للمعادن الثمينة.
• ‌قيود الميزانية‌: المعايرة الكيميائية مقترنة بالتوصيل/التحليل الحراري للشركات الصغيرة والمتوسطة