1. Glow Discharge-Optical emission Spectrometry (GD-OES)
1/16/2019
4-Dec-18
کار گروه تجزیه عنصری
سمینار با موضوع :
طیف سنجی به روش تخلیه الکتریکی
Glow Discharge-Optical emission Spectrometry
(GD-OES)
ارائه‌دهنده: یوسفعلی قربانی
پژوهشگاه صنعت نفت
111

2. اصول کلی در تهیه نمونه آزمایش : الف-نمونه برداری sampling
1/16/2019
16-Jan-19
اصول کلی در تهیه نمونه آزمایش :
الف-نمونه برداری sampling
اولین و مهمترین بخش مراحل آماده سازی نمونه است
تهیه و استفاده از نمونه های کاملا همگن( هموژن)
ب- آماده سازی نمونه
قاعده کلی در همه روش های آماده سازی نمونه، دستیابی به یک محلول شفاف است زیرا اکثر روش های تعیین مقدار فلزات سنگین بر اساس نمونه های مایع ( محلول) عمل می کند
الف-نمونه برداری sampling
اولین و مهمترین بخش مراحل آماده سازی نمونه است
تهیه و استفاده از نمونه های کاملا همگن( هموژن)
روش های همگن کردن نمونه:
تکان دادن و هم زدن نمونه
آسیاب کردن
تهیه دوغاب (slurry) نمونه جامد و آب در همزن آسیاب می شود و یک دوغاب به وجود می آید
یک نمونه مناسب مجموعه ای از 5-10 نمونه کوچکتر از یک نمونه اصلی است

3. اصول مورد توجه در آماده سازی نمونه جهت آنالیز فلزات شستشوی اسیدی
4-Dec-18
اصول مورد توجه در آماده سازی نمونه جهت آنالیز فلزات
شستشوی اسیدی
استفاده از ظرف مناسب که جاذب یون های مورد سنجش نباشد مهمترین ظروف : استفاده از ظروف و ابزار پلاستیکی به جای شیشه ای ( لوله های فالکون و ظروف پلیمری مناسب)
عدم استفاده از کروزه های پلاتینی برای عناصر خاص: فلزاتی مثل Pd, Au, Hg, Fe ممکن است در اثر حرارت بطور کامل جذب ظروف پلاتینی شوند( عدم استفاده از ظروف مناسب و یا اسیدواش نکردن ظروف، ضمن کم کردن غلظت آنالیت به خاطر جذب فلزات به جداره ظرف، سبب آلودگی آزمایشات بعدی نیز خواهند شد)
جلوگیری از تبخیر و تغییر غلظت نمونه آماده شده
عدم استفاده از حرارت زیاد برای عناصر فرار : جیوه و آرسنیک
عوامل موثر در فراریت یک عنصر
ماهیت عنصر
ماتریس نمونه: چنانکه ممکن است یک عنصر فرار در یک نمونه و در دمای خاص بازیافت خوب داشته باشد ولی در ماتریس دیگری بازیافت خوبی نداشته باشد

4. 4-Dec-18
آماده سازی و تزریق نمونه در هوای کاملا تمیز و تهویه شده از آنجا که کل نمونه مورد آزمایش در هنگام تزریق به دستگاه فقط به چند میکرولیتر کاهش می یابد یک ذره کوچک غبار هوا نیز حتی با قرار گرفتن روی نمونه می تواند تفاوت های قابل توجه در نتیجه ایجاد کند.
استفاده از حلال های ULTRA PURE اجتناب از رساندن به حجم زیاد: در صورت عدم اطلاع از میزان تقریبی آنالیت نمونه را در کمترین حجم تهیه کنید. فاصله زمانی کوتاه بین تهیه نمونه و اندازه گیری

5. 4-Dec-18

6. مزایای وارد سازی مسقیم نمونه های جامد
1/16/2019
4-Dec-18
مزایای وارد سازی مسقیم نمونه های جامد
جلوگیری از مصرف حلال
جلوگیری از آلودگی محیط زیست
حذف خطای هضم نمونه
حذف مشکلات مربوط به هضم نمونه های خاک و غیره
جلوگیری از آلودگی نمونه
حذف خطای حجمی
حذف خطای رقیق سازی
خطای ویسکوزیته و یکسان سازی استاندارد و نمونه
جلوگیری از تخریب نمونه قبل از اندازه گیری
روش های وارد سازی نمونه های جامد :
روش ET
روش Laser
تخلیه الکتریکی GD
روش جرقه

7. روش های وارد سازی مسقیم نمونه های جامد با دستگاه اتمی :
4-Dec-18
روش های وارد سازی مسقیم نمونه های جامد با دستگاه اتمی :
تبخیر به روش لیزر (LV)
تبخیر به روش الکتریکی (ETV)
تخلیه الکتریکی (GD)

8. فهرست مطالب دستگاه GD-OES
1/16/2019
4-Dec-18
فهرست مطالب دستگاه GD-OES
مقدمه
اصول کار دستگاه GDS
آماده‌سازی نمونه
نمودارهای جریان تخلیه بر حسب ولتاژ
آنالیز کمی پروفیل عمقی مواد
کاربرد GDS

9. مقدمه ای بر تاریخچه نشر اتمی
1/16/2019
4-Dec-18
مقدمه ای بر تاریخچه نشر اتمی
طیف‌سنجی اتمی از قدیمی‌ترین روش‌های آنالیز مواد است. اصول این روش در اواسط قرن نوزدهم توسط Kirchhof , Bunsen پایه‌گذاری شد.
اساس این روش بر این اصل استوار است که هر عنصری طول‌موج خاصی را گسیل می کند.
شدت خطوط نشر شده از یک عنصر به غلظت و دانسیته عنصر در نمونه بستگی دارد.
در همان زمان بشر به پیشرفت قابل توجهي در زمینه طیف‌سنجی نشری دست پیدا کرد.
در روش طیف‌سنجی نشری اتم‌ها، از شعله برای آنالیز نمونه مایع و قوس برای آنالیز نمونه جامد استفاده کردند.
از تخلیه الکتریکی (GD) به عنوان منبع تهییج طیف‌سنجی نشری اتم ها در قرن بیستم استفاده شد.
However, glow discharges did not become a major focus of research in many analytical chemistry laboratories until about the 1960s and 1970s.
Additionally, glow discharges have been employed for the analysis of powders, solutions, gases and speciation studies.
GD-OES is used for both quantitative bulk analysis and compositional depth profile analysis (CDP).

10. طیف‌سنجی نشری با تخلیه الکتریکی(GD-OES)
1/16/2019
4-Dec-18
طیف‌سنجی نشری با تخلیه الکتریکی(GD-OES)
GD-OES از جمله روش‌های آنالیز و شناسائی مواد بوده و اساس آن بر برانگیختگی به کمک تخلیه الکتریکی و اندازه‌گیری شدت پرتو تابیده از عنصرهای موجود در نمونه استوار است.
برتری اساسی این روش نسبت به روش‌های دیگر، توانائی آن در آنالیز لایه‌به‌لایه از سطح به عمق است.
این توانائی به ویژه در آنالیز پوشش ها امتیاز منحصر‌به‌فرد به‌حساب می‌آید.
اين روش داراي علائم اختصاري مختلفي است: GDL,GDOS,GDS GDAES,SDL. ولي اكنون داراي يك علامت اختصاري جهاني GD-OES مي باشد.

11. 1/16/2019
اصول کاری روش GD-OES
4-Dec-18

12. 4-Dec-18

13. با اعمال دانسیته‌جریان
1/16/2019
4-Dec-18
با اعمال دانسیته‌جریان
سرعت نفوذ
1-10(µm/min)
در صورت حضور عناصر سبک مثل C,S,P,N,O، طیف‌سنجي در خلأ انجام مي‌شود و طول‌موج طیف در گستره 200nm مي باشد.

14. 1/16/2019
4-Dec-18
آماده‌سازی نمونه ها
آماده‌سازي نمونه‌هاي مورد استفاده براي آناليز سطح و حجم به طريق GD- oES نسبت به روش‌هاي ديگر آناليز سطح كه پيچيده و زمان‌بر است، بسيار ساده و راحت مي باشد.
نمونه به‌صورت قطعه مسطح‌كردن نمونه قرار‌دادن در دستگاه
نمونه به‌صورت پودر مخلوط‌كردن با چسب خالص توليد‌كردن قرص‌هايي به قطر30mm از مخلوط قراردادن در دستگاه

15. نمودارهای جریان تخلیه بر حسب ولتاژ
1/16/2019
4-Dec-18
نمودارهای جریان تخلیه بر حسب ولتاژ

16. قدرت اندازه گیری همزمان عناصر را دارد.
1/16/2019
4-Dec-18
طیف‌سنجی به روش تخلیه الکتریکی عمل یون‌پراکنی(Sputtering) را در محدوده ضخامت 100µm-100nm و سرعت1.5-30(µm/min) انجام می‌دهد.
قدرت اندازه گیری همزمان عناصر را دارد.
Al Metal

17. مزایای دستگاه GDS نسبت به دیگر روش‌ها
1/16/2019
4-Dec-18
مزایای دستگاه GDS نسبت به دیگر روش‌ها
سرعت یون‌پراکنی(Sputtering) بالا
توانائی بالای آنالیز حجم، پروفیل عمق زیاد، پوشش‌ها، فیلم‌های نازک و سطح
آنالیز هم‌زمان کلیه عناصر در سطح
دقت بالای اندازه‌گیری
باریک‌بودن خطوط نشری و کاهش تداخل
کم‌ بودن مصرف گاز آرگون مورد نیاز (کمتر از یک لیتر در هر آنالیز)
تمیز‌ بودن سطح نمونه بعد از انجام آنالیز
کم بودن استاندارد‌های مورد نیاز برای رسم نمودار
تجزیه مستقیم نمونه های جامد ، مایع، گاز
مزاحمت شیمیایی و طیفی کمتر
کمترین مقدار خودجذبی

18. Quantitative Depth Profiling (QDP)
1/16/2019
4-Dec-18
این روش آنالیز اولین بار توسط Whelan , Greene بر روی فیلم نازک GAAs انجام شد.
در همان سال Johnson , Bello این روش را برای آنالیز نمونه با پوششی از آلیاژهای فلزی انجام دادند.
مهم‌ترین پیشرفت اولیه GDS در زمینه آنالیز عمقی به کار بردن منبع Grimm در این روش، توسط Berneron در فرانسه بود.

19. 1/16/2019
کاربردهای QDP
4-Dec-18
آنالیز کمی پروفيل عمقی عناصر به روش GDS در مورد پوشش‌های زیر انجام می‌شود:
پوشش‌های گالوانیکی
کربن‌دهی، نیتروژن‌دهی و کربن‌نیتروژن‌دهی
پوشش‌های CVD,PVD
لایه‌های اکسیدی
پوشش‌های نیمه‌هادی
و غیره.

20. فولاد گالوانیزه شده با روی
1/16/2019
4-Dec-18
فولاد گالوانیزه شده با روی

21. 1/16/2019
4-Dec-18
پوشش Zn-Ni روی فولاد

22. کربن‌ نیتروژن‌دهی فولاد
1/16/2019
4-Dec-18
کربن‌ نیتروژن‌دهی فولاد

23. پوشش CVD روی ورق‌های فولادی
1/16/2019
4-Dec-18
پوشش CVD روی ورق‌های فولادی
CVD: chemical Vapor Deposition
PVD: Physical Vapor Deposition

24. نتایج نمودارهای QDP آلوده و تمیز بودن فصل مشترک
1/16/2019
4-Dec-18
نتایج نمودارهای QDP
آلوده و تمیز بودن فصل مشترک
رشد و نفوذ عناصر در فصل‌مشترک
یکنواخت ‌بودن پوشش و زیر لایه
جذب
خوردگی واکسیداسیون
پوسته
ترکیب شیمیایی
ضخامت لایه و وزن پوشش
و غیره. 75

25. یک نمونه استاندارد GD-OES
4-Dec-18
یک نمونه استاندارد GD-OES

26. Glow Discharge Spectrosmetry (GDS) or GD-OES
1/16/2019
Glow Discharge Optical Emission Spectrometry (GD-OES) is rapidly becoming one of the most important techniques for the direct analysis of solids.
4-Dec-18
Glow Discharge Spectrosmetry (GDS) or GD-OES

27. 4-Dec-18
معرفی کتاب
Glow Discharge Optical Emission Spectrometry (GD-OES) is rapidly becoming one of the most important techniques for the direct analysis of solids.
The book begins with an introductory overview of the subjects, deals with the design of the instrument, its operation and analytical methods and describes in detail the complex plasma processes which occur inside the glow discharge source.
The second part of the book is more practically orientated, showing the full range of uses for GD-OES from the bulk analysis of virtually any solid material to depth profiling within the first tens of micrometres of a variety of surfaces and coatings.

28. 4-Dec-18
References :
Radio-frequency glow discharge spectrometry: A critical review, Michael R., Spectrochimica Acta Part B 59 (2004) 607–666
Glow Discharge Optical Emission Spectrometry: Moving towards Reliable Thin Film Analysis–A Short Review, June 2003 Journal of Analytical Atomic Spectrometry 18(6)
Quantitative evaluation of depth profiles analysed by glow discharge optical emission spectroscopy: analysis of diffusion processes, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Volume 47, Issue 7, July 1992, Pages ,
Comprehensive description of a Grimm-type glow discharge source used for optical emission spectrometry: A mathematical simulation, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Volume 53, Issue 3, 30 March 1998, Pages

29. 4-Dec-18
پرسش ؟

30. 4-Dec-18
سپاس از توجه شما