Хімічний аналіз без лабораторії
Портативний аналізатор "Альфа-2000" дозволяє у виробничих умовах за 1 хвилину визначити хімічний склад металу або породи. Розміром він з електричною дриль-пістолет, але помітно легше і без дроту. «Дулом» аналізатор притискається до поверхні, що вивчається і натискається курок. Через кілька секунд на дисплеї з'явиться склад речовини.
Демонстрація приладу проходила у Красноярську у фірмі "РАДОС". Директор фірми Юрій Олімпович Федоров - відомий спеціаліст із застосування рентгенівських методів у гірничій промисловості, розробник промислових рентгенорадіометричних сепараторів (РРС) руди. Його зацікавила інформація про прилад, і він запросив представника фірми для практичних випробувань та оцінки доцільності його придбання. Демонструвала пристрій Олена Дмитрівна Скоріна, представник фірми-розробника (фото 1).
Перший зразок — золота каблучка з її руки. Прилад майже відразу показав склад обручки: золото, срібло, мідь. Тут же зробили ще кілька аналізів металевих предметів, зокрема годинника Юрія Олімповича. Потім визначили хімічний склад кількох заздалегідь заготовлених зразків порід.
Результати аналізів зацікавили учасників презентації. За лічені секунди, не відправляючи в лабораторію, нічого не відколюючи, не дроблячи і навіть не дряпаючи, без попередньої підготовки були отримані аналізи металів і порід.
За півгодини пані Скоріна розповіла про принцип роботи приладу, його можливості та сферу застосування.
Автономний портативний аналізатор Альфа-2000 розроблений фірмою Innov-X Systems (США) і випускається з 2001 року. Його оцінили металурги, екологи, нафтовики та всі, кому потрібно отримувати результат швидко чи в польових умовах.
Фірма Innov-X Systems постійно працює надудосконаленням приладу, знижуючи його вагу, розміри, підвищуючи міцність, збільшуючи чутливість, адаптуючи програмне забезпечення до різних країн. У 2005 р. проведено русифікацію програмного забезпечення, аналізатори Alpha внесено до Держреєстру України та затверджено як тип засобів вимірювань.
Прилад відноситься до класу рентгенофлуоресцентних (рентгеноспектральних) аналізаторів. Зміст елементів розраховують лініями вторинного рентгенівського спектру, який збуджується спеціальним джерелом. Стаціонарні аналізатори такого типу відомі. Зокрема, один із них — "Filips-1404" успішно використовується в Іргіредметі для кількісного та напівкількісного аналізу геологічних та технологічних проб, руд та продуктів їх переробки. Метод відрізняється оперативністю та дешевизною, тому що немає необхідності в попередньому розчиненні зразків. Діапазон вимірюваних концентрацій – від 0,001 до 100%.
"Альфа-2000" - новітня розробка для оперативних аналізів у виробничих та польових умовах. Прилад відрізняється малою вагою, автономністю, надійністю та при цьому безпечний. Аналіз проводять без відбору зразка. Налаштування приладу просте і не потребує тривалого навчання.
Маса приладу в повному комплекті з акумулятором та вбудованим мінікомп'ютером – близько 1,5 кг. Час автономної роботи від акумулятора – 8 годин. Прилад не містить радіоактивних матеріалів, не потребує радіоізотопних та радіоактивних джерел. У ньому використовується "м'яке" рентгенівське випромінювання невеликої потужності, що робить його практично безпечним.
У приладі є кілька режимів вимірювання:
- аналітичний (для металів);
- гірничорудний (для гірських порід та проб руди);
- Екологічний (для аналізу ґрунтів).
У гірничорудномурежим прилад здатний одночасно визначати 25 елементів (стандартно 21 елемент): Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, W, Ta, Pb, Ag, Sn, плюс 4 вибору.
Результати аналізу відображаються на дисплеї мінікомп'ютера (фото.2). Комп'ютерні програми русифіковані. У звичайному режимі на дисплей видається хімічний склад речовини та похибка визначення кожного елемента. За бажання можна отримати додаткові відомості (спектрограму, запам'ятовувати дані аналізів, вести їхню обробку тощо).
«Альфа-2000» підходить для використання в польових умовах, шахті, кар'єрі, а також для аналізу зразків твердих, рідких або порошкових проб. Більшість аналізів можна виконати менш як за 10 секунд. Аналізи ґрунтів, зразків порід, руд, мінералів виконуються від 15 с до 4 хв, аналіз марок сталей вимагає 1-2 секунди.
Після лекції випробування приладу було продовжено у робочому приміщенні РАДОСа.
Було виконано безліч аналізів із емоційною оцінкою результатів: «майже збіглося», «свинець трохи відрізняється», «сурма майже однаково», «а хто знає, який аналіз точніший?» і т.п. Згодом почали звертати увагу на величину похибок. Е.Д.Скоріна пояснила, що для отримання стабільних результатів та мінімальної похибки необхідний певний досвід та коригування параметрів комп'ютерної програми, що можливе з використанням стандартних зразків.
Провели ще кілька експериментів: аналізували проби великого дроблення, проби з відкритою поверхнею (через аркуш паперу, фото.3), металеві сплави тощо. У всіх випадках пристрій швидко видавав результат.
У процесі обговорення було поставлено питання можливості визначення вмісту золота в руді чи пробі. Є.Д.Скоріна зазначила, що межа чутливості приладу 0,001%є 10 г/т. Безпосередньо золото успішно визначається лише в ювелірних виробах та зливках.
Усі учасники презентації висловили захоплення простотою та оперативністю отримання даних за допомогою нового приладу. Традиційно аналізи проб отримували у найкращому разі через тиждень після відправки до лабораторії. Кожен аналіз коштував кілька сотень рублів. Альфа-2000 забезпечив результати практично миттєво в робочому приміщенні без відправки проб до лабораторії. На думку Ю.О.Федорова «розбіжності у даних – непринципові. Для кожного з елементів вказується похибка визначення, тому за потреби будь-який результат можна уточнити».
На думку провідного спеціаліста Випробувального аналітичного центру ВАТ «Іргіредмет» В.Баранкевича, прилади даного класу призначені в першу чергу для розбракування виробів з металів та металобрухту. Аналіз гірських порід більш складний через їхню неоднорідність і присутність великої кількості елементів, що збільшує помилку аналізів. Для підвищення точності визначення необхідно тонке подрібнення проби та використання стандартних зразків, розроблених для досліджуваних типів руди. При аналізі необхідно враховувати можливість взаємного накладання спектральних ліній хімічних елементів через невелику роздільну здатність детектора, близько 150 еВ. Прилад може використовуватися для оціночних визначень основних компонентів у гомогенних зразках та об'єктах.