يعتمد جهاز تحليل الكربون والكبريت بالأشعة تحت الحمراء على مبدأ قياس طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء بالاحتراق الحثي عالي التردد. يتميز هذا الجهاز بدقة فائقة، وثبات عالٍ، ونطاق كشف واسع، ومجالات تطبيق متعددة، وسهولة وسرعة التشغيل، مما يجعله الطريقة الأساسية لتحليل الكربون في المواد المعدنية.
يُعد وزن العينة، وجرعة عوامل الصهر وتسلسل إضافتها، وإمكانية تتبع المواد المرجعية، من العوامل الرئيسية التي تؤثر على دقة وإمكانية تتبع تحديد الكربون باستخدام طريقة الأشعة تحت الحمراء عالية التردد. في الوقت نفسه، ترتبط هذه الظروف ارتباطًا وثيقًا بالخصائص الفيزيائية والكيميائية للعينة نفسها (مثل نقطة الانصهار، والتوصيل الكهربائي، والمغناطيسية)، بالإضافة إلى أشكال الكربون الموجودة.
يُعدّ قياس قيمة الكربون الفارغة ذا أهمية بالغة. وتؤكد كل من الطرق المعيارية المحلية والدولية لتحديد الكربون على ضرورة تصحيح قيمة الكربون الفارغة عند قياس محتوى الكربون المنخفض، وتحدد إجراءات التشغيل ذات الصلة. ويوجد حاليًا طريقتان لقياس قيمة الكربون الفارغة على مستوى العالم.
1- طريقة القياس المباشر لقيمة الكربون الخام
يُعرَّف محتوى الكربون المُحدَّد في ظل ظروف تحليلية مُحاكاة دون إضافة العينة، وإنما بإضافة عامل الصهر فقط، بقيمة الكربون المرجعية. ويُعتمد عادةً وزن إدخال اسمي قدره 1 غرام. ولضمان تمثيلية قيمة الكربون المرجعية، يجب استخدام متوسط ثلاث قياسات على الأقل، مع ضرورة الحفاظ على اتساق تام بين ظروف قياس القيمة المرجعية وظروف تحليل العينة.
تشمل المعايير التي تحدد بشكل صريح طريقة القياس المباشر ما يلي: HB 5220.3—2008، HB 5297—2001، و بريطانيا العظمى/T 21931.1—2008 تحديد محتوى الكربون في النيكل، والنيكل فيرونيكل، وسبائك النيكل - طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء للاحتراق عالي التردد، من بين أمور أخرى.
إن طريقة القياس المباشر لقيمة الكربون الفارغ لها قيود متأصلة، لأن سلوك احتراق عامل التدفق وحده يختلف عن سلوك احتراق خليط العينة وعامل التدفق.
2- طريقة القياس غير المباشر لقيمة الكربون الفارغ
تتضمن طريقة القياس غير المباشر، والتي تُعرف أيضًا بطريقة الإضافة القياسية، إضافة مادة مرجعية ذات محتوى كربوني معروف وتحديد قيمة الكربون المقاسة فيها في ظل ظروف التحليل الروتينية. تُحسب قيمة الكربون المرجعية كما يلي: قيمة الكربون المرجعية = قيمة الكربون المقاسة - قيمة الكربون المعتمدة للمادة المرجعية
يتم تحديد القيمة النهائية للفراغ على أنها متوسط قياسات متكررة متعددة.
تشمل المعايير التي تحدد بشكل صريح طريقة القياس غير المباشر ما يلي: بريطانيا العظمى/T 20123-2006، بريطانيا العظمى/T 223.86-2009، و بريطانيا العظمى/T 8647.9-2006 طرق التحليل الكيميائي للنيكل - تحديد محتوى الكربون - طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء للاحتراق في فرن الحث عالي التردد [9]، من بين أمور أخرى.
من بين أوجه القصور المحتملة في طريقة القياس غير المباشر ظهور قيم سالبة لمحتوى الكربون المرجعي. ويعود ذلك أساسًا إلى أن محتوى الكربون المعتمد للمادة المرجعية وقيمة محتوى الكربون المرجعي لا يكونان عادةً من نفس الرتبة، مما يُدخل أخطاءً كبيرة في عملية الطرح.
ومن المثير للاهتمام، أنه لتحديد نسبة الكربون في النيكل وسبائكه، تعتمد المواصفة القياسية بريطانيا العظمى/T 21931.1-2008 (تحديد محتوى الكربون في النيكل، والنيكل الحديدي، وسبائك النيكل - طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء بالاحتراق عالي التردد) على طريقة القياس المباشر، بينما تستخدم المواصفة القياسية بريطانيا العظمى/T 8647.9-2006 طريقة القياس غير المباشر. وهذا يدل على أن لكل من طريقتي تحديد نسبة الكربون في تحليل الكربون باستخدام أجهزة تحليل الكربون/الكبريت بالأشعة تحت الحمراء مزاياها وقيودها.
يدعم جهاز تحليل الكربون والكبريت من بيني كلا طريقتي تصحيح الفراغ المذكورتين أعلاه. إذا كانت لديكم أي استفسارات أخرى، فلا تترددوا في التواصل معنا.
