Phân tích quang phổ được tiến hành như thế nào ?

Phân tích quang phổ là một quy trình thử nghiệm vật liệu được sử dụng để xác định các thành phần hóa học của kim loại. Phương pháp này còn được gọi là quang phổ phát xạ hồ quang (OES) đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp gia công kim loại. Phân tích quang phổ được áp dụng trong quá trình kiểm soát chất lượng, quy trình thử nghiệm này còn được ứng dụng trong phân tích các hư hỏng đối với các thành phần của kim loại, cũng như trong tài liệu và đồng thời cung cấp các chứng nhận cần thiết nhằm đáp ứng các yêu cầu về chất lượng, quy chuẩn hoặc pháp lý. Quy trình này cũng được áp dụng và hỗ trợ cho việc phân loại kim loại tự động. Để phân tích thành phần vật liệu (PMI), các công ty gia công kim loại cũng được sử dụng và phân tích quang phổ nhằm kiểm tra các thành phần chỉ tiêu kỹ thuật vật liệu.

Phân tích quang phổ tận dụng tác động tới các photon phát ra trong quá trình hóa hơi của vật liệu kim loại. Chuyên gia làm thử nghiệm sẽ đặt một điện cực vào mẫu kim loại để làm nóng nó lên đến một mức nhiệt độ tầm vài nghìn độ. Do chênh lệch điện thế giữa điện cực và mẫu, hồ quang sẽ xuất hiện, dẫn đến sự hóa hơi cục bộ của vật liệu.

Sự kích thích các nguyên tử trong quá trình hóa hơi vật liệu dẫn đến sự hình thành plasma phát sáng và chính sự phát xạ ánh sáng này làm cơ sở cho việc phân tích quang phổ của kim loại: cách tử nhiễu xạ sẽ phân tách ánh sáng phát ra thành từng phổ và các máy dò sẽ đo cường độ của các bước sóng. Những số liệu này sẽ được sử dụng để xác định nồng độ của các nguyên tố kim loại trong mẫu thử nghiệm.

Vào năm 1854 nhà hóa học Robert bunsen người Đức đã phát minh ra ngọn đèn khí đốt bằng khí gas butan C4H10. Người ta thường gọi là đèn Busen, điều đặc biệt là khi đem các loại hóa chất, khoáng vật đốt trên ngọn đèn khí thì điều kì lạ xảy ra, ngọn lửa bị đổi màu, muối nhôm cho màu xanh lá cây, muối manga cho màu tím, muối Natri cho màu vàng,... chính đặc tính này đã làm cho Busen nghĩ rằng có thể phân tích thành phần hóa học của một chất qua màu ngọn lửa nhưng lại có một khó khăn khác nữa là bản thân của ngọn lửa đèn khí có màu nhuộm vàng ở giữa có màu lam nhạt gây cản trở việc phân tích.

Nghe tin Bunsen đã chế tạo được một ngọn đèn khí đặc biệt định ứng dụng vào lĩnh vực phân tích hóa chất, nên nhà vật lý người Đức Gustav Robert Kirchhoff đã hợp tác với ông và thử quan sát ánh sáng mà các hợp chất này phát ra trên ngọn lửa đèn khí qua lăng kính tam giác làm màu sắc của hợp chất hiện rõ hơn nói chính xác hơn là tập hợp vạch có màu nhất định trong dải quang phổ giúp việc xác định thành phần của hợp chất rõ ràng hơn, do hai ông là người đầu tiên phát hiện ra phương pháp này nên Bunsen và Kirchhoff đã nhận được bằng phát minh cho thành công của họ qua phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nhiệt.

Ứng dụng phân tích quang phổ trong việc kiểm tra vật liệu

Việc phân tích quang phổ cho phép các công ty gia công kim loại xác định tỷ lệ chính xác của các vật liệu kim loại khác nhau trong một mẫu. Từ đó, xác định chính xác tỷ lệ của các vật liệu kim loại khác nhau trong một mẫu. Từ đó, xác định tỷ lệ chính xác của các vật liệu kim loại khác nhau trong một mẫu. Từ đó, xác định rõ các loại vật liệu hay chính xác các thành phần của chúng. Một ứng dụng quan trọng khác là phân tích thành phần vật liệu (PMI). Nhờ phân tích quang phổ mà có thể tránh trộn lẫn các vật liệu một cách lãng phí và đảm bảo truy xuất nguồn gốc liền mạch của các thành phần. Các công ty gia công kim loại sử dụng thử nghiệm PMI chủ yếu cho các bộ phận cần đảm bảo yếu tố an toàn nhằm giảm nguy cơ gây ra nhầm lẫn dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.

Việc xác định tỷ lệ thành phần vật liệu bằng phân tích quang phổ có thể được thực hiện đối với toàn bộ một loạt các nguyên tố kim loại, bao gồm:

• Sắt
• Nhôm
• Niken
• Đồng
• Titan
• Coban
• Magie
• Kẽm

Phân tích quang phổ là một kỹ thuật rất phổ biến trong các công ty gia công kim loại. Quy trình thử nghiệm mang lại nhiều lợi ích trong các ứng dụng sau:

• Kiểm tra chất lượng vật liệu như một phần trong quá trình kiểm tra nhận hàng
• Phân tích hư hỏng của các thành phần kim loại
• Kiểm tra các thành phần kim loại trước khi sản xuất
• Phân tích chính xác trong sản xuất thép
• Phân tích vật liệu để đảm bảo chất lượng

Chuẩn bị tài liệu chuyên môn, chứng chỉ và bằng chứng liên quan đến thành phần vật liệu