เทคโนโลยี X-Ray สำหรับการวิเคราะห์วัสดุทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม

เทคโนโลยี X-ray ได้รับการยอมรับและใช้งานอย่างแพร่หลายในหลากหลายอุตสาหกรรมและงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่ปี 1895 ไม่เพียงแต่ในด้านการแพทย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างผลึกของวัสดุต่าง ๆ อีกด้วย จุดเด่นสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือความสามารถในการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายตัวอย่าง (non-destructive) และไม่ต้องสัมผัสตัวอย่างโดยตรง ทำให้สามารถตรวจสอบวัสดุทั้งในรูปของแข็ง ของเหลว และผง ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

การวิเคราะห์วัสดุด้วยเทคโนโลยี X-Ray จาก Thermo Fisher Scientific

 Thermo Fisher Scientific คือหนึ่งในผู้นำด้านการพัฒนาและจัดจำหน่ายเครื่องมือวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ที่ครบวงจร ครอบคลุมทั้ง X-ray Fluorescence (XRF) และ X-ray Diffraction (XRD) ซึ่งตอบโจทย์การใช้งานตั้งแต่การควบคุมคุณภาพ ไปจนถึงจนถึงห้องปฏิบัติการงานวิจัยระดับสูง

X-ray Fluorescence (XRF) – การวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุ

XRF เป็นเทคนิคที่ใช้รังสีเอกซ์ในการวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุในตัวอย่างทั้งของแข็ง ของเหลว และผง โดยมีข้อดีคือไม่ทำลายตัวอย่าง วิเคราะห์ได้รวดเร็วและแม่นยำ สำหรับห้องปฏิบัติการ มีเครื่อง Benchtop EDXRF เช่น ARL QUANT’X ที่สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้หลากหลายชนิด มีห้องตัวอย่างขนาดใหญ่และเทคโนโลยีซอฟต์แวร์ UniQuant ที่ช่วยให้การวิเคราะห์มีความแม่นยำสูงโดยไม่ต้องใช้มาตรฐาน

นอกจากนี้ยังมีเครื่อง WDXRF เช่น ARL OPTIM’X และ ARL PERFORM’X ที่เน้นความละเอียดและความไวสูง เหมาะสำหรับงานควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมซีเมนต์ แก้ว เซรามิก แร่ และวัสดุอนินทรีย์อื่นๆ

เครื่องวิเคราะห์ X-ray Fluorescence แบบตั้งโต๊ะ (Benchtop EDXRF) เหมาะสำหรับห้องปฏิบัติการที่ต้องการความยืดหยุ่นสูง แบบ Simultaneous Analysis เครื่องขนาดกะทัดรัด ตั้งบนโต๊ะแลปได้ สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้หลากหลายรูปแบบและองค์ประกอบ ตั้งแต่ C – Am พร้อมซอฟต์แวร์เฉพาะทางที่ช่วยให้การวิเคราะห์แม่นยำและรวดเร็ว

Thermo Scientific™ ARL™ QUANT’X Spectrometer

• ใช้เทคนิค X-ray fluorescence แบบ Energy-Dispersive (EDXRF) สำหรับการวิเคราะห์ธาตุในตัวอย่างต่างๆ ตั้งแต่ธาตุฟลูออรีน (F) ถึงอเมริเซียม (Am) โดยไม่ทำลายตัวอย่างและใช้เวลาวัดเพียง 10-60 วินาทีต่อธาตุ
• สามารถวิเคราะห์ธาตุได้ตั้งแต่ความเข้มข้นต่ำกว่า 1 ppm จนถึง 100% พร้อมความไวและความแม่นยำสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับธาตุเบา เช่น ฟลูออรีน และสามารถขยายช่วงการวิเคราะห์ลงไปถึงคาร์บอนได้ด้วยตัวตรวจจับ SDD500G รุ่นล่าสุด
• มีขนาดลำแสง X-ray ปรับได้ตั้งแต่ 1 ถึง 15 มม.
• มีระบบกล้อง CCD สำหรับถ่ายภาพตัวอย่าง
• ใช้ตัวตรวจจับ Si(Li) แบบเย็นด้วยไฟฟ้า หรือ SDD ที่มีประสิทธิภาพสูง
• ระบบซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่ายและหลากหลายฟังก์ชัน เช่น UniQuant สำหรับการวิเคราะห์แบบไม่ต้องใช้มาตรฐาน (standard-less) ที่ช่วยให้ได้ผลลัพธ์รวดเร็วและแม่นยำแม้ไม่มีตัวอย่างอ้างอิง
• รองรับการวิเคราะห์ความหนาและชั้นของวัสดุ (thickness and layer analysis)
• มีความทนทานทางกลไกและออกแบบให้เคลื่อนย้ายง่าย พร้อมการติดตั้งและบำรุงรักษาที่สะดวก1
• เหมาะสำหรับหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น การตรวจสอบสารปนเปื้อนในอากาศ, การคัดกรอง RoHS และ WEEE, งานนิติวิทยาศาสตร์, ความปลอดภัยอาหารและผู้บริโภค, การวิเคราะห์น้ำมันและโลหะสึกหรอ, การวิเคราะห์แร่และตะกอนโลหะ, ปูนซีเมนต์, อาหารสัตว์และเชื้อเพลิงทางเลือก รวมถึงอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และสื่อแม่เหล็ก
• มีระบบอัตโนมัติสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างจำนวนมากด้วยตัวเปลี่ยนถาดอัตโนมัติ 10 หรือ 20 ตำแหน่ง พร้อมซอฟต์แวร์ที่สามารถเชื่อมต่อกับระบบ LIMS เพื่อการจัดการข้อมูลที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ

เครื่องวิเคราะห์ Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF) ให้ความแม่นยำสูง เหมาะสำหรับการควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมซีเมนต์ แก้ว เซรามิก และเหมืองแร่ สามารถวิเคราะห์ความเข้มข้นของธาตุได้ตั้งแต่ระดับต่ำสุด (sub ppm) ไปจนถึง 100%1 ได้แก่

Thermo Scientific™ ARL™ OPTIM’X

• • วิเคราะห์ธาตุได้ถึง 90 ธาตุ ตั้งแต่ Be – Am ทั้งในของแข็งหรือของเหลว
  • เครื่องวิเคราะห์ขนาดกะทัดรัด ใช้ได้ทั้ง sequential และ simultaneous analysis
  • วิเคราะห์ธาตุได้ตั้งแต่คาร์บอนถึงยูเรเนียม
  • เทคโนโลยี UCCO™ (Ultra Closely Coupled Optics) เพิ่มความเข้มสูงถึง 210%
  • วิเคราะห์ได้รวดเร็ว เช่น วิเคราะห์กำมะถันในน้ำมันได้ถึง 1 ppm ในเวลาไม่กี่วินาที
  • มีเวอร์ชันเฉพาะสำหรับปูนซีเมนต์ ตะกรัน (slag) ปิโตรเลียม อาหาร ฯลฯ
  • ใช้งานง่าย ไม่ต้องใช้น้ำหล่อเย็นหรือแก๊ส (ในบางรุ่น)
  • ใช้ซอฟต์แวร์ UniQuant สำหรับวิเคราะห์แบบไม่ต้องมีมาตรฐาน (standard-less)

Thermo Scientific™ ARL™ PERFORM’X

• • วิเคราะห์ธาตุได้ถึง 90 ธาตุ ตั้งแต่ Be – Am ทั้งในของแข็งหรือของเหลว
  • เตรียมตัวอย่างง่าย รวดเร็ว
  • วิเคราะห์ได้ตั้งแต่พื้นที่ใหญ่ 35 มม. ถึงจุดเล็ก 0.5 มม.
  • ความแม่นยำสูง เสถียรภาพยาวนาน
  • วิเคราะห์ตัวอย่างที่ไม่ทราบองค์ประกอบได้ (standard-less) ด้วยซอฟต์แวร์ QuantAS และ UniQuant
  • เหมาะกับหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น โลหะ ปิโตรเลียม เหมืองแร่ ซีเมนต์ แก้ว เซรามิก
  • มีฟังก์ชัน mapping สำหรับดูการกระจายตัวของธาตุบนพื้นผิว
  • ออกแบบสำหรับการทำงานอัตโนมัติ รองรับโหลดตัวอย่างได้

ระบบอัตโนมัติและการผสมผสานเทคโนโลยี

Thermo Scientific™ ARL™ 9900 Series

เป็นเครื่อง Wavelength-Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF) ที่รองรับการวิเคราะห์ทั้งแบบ simultaneous และ sequential พร้อมด้วยโมดูล X-ray diffraction (XRD) บนตัวเครื่องเดียวกัน ตัวเครื่องถูกออกแบบสำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมหนัก เช่น โลหะ ซีเมนต์ เหมืองแร่ โดยเฉพาะ

• การออกแบบท่อ X‑ray แบบ Tube‑above ปลอดภัย ทนทาน ลดฝุ่นและเศษเสียหายจากตัวอย่าง
• ห้องสุญญากาศขนาดใหญ่ ครอบครองทั้งระบบภายใน ทำให้สภาวะแวดล้อมเสถียร เครื่องทำงานได้อย่างเสถียรยาวนาน
• ใช้ gearless goniometer (รุ่นที่ 5) ลดการสึกหรอและซ่อมบำรุงต่ำ
• โครงสร้าง fixed-channel monochromators สูงถึง 32 ช่อง เพิ่มความเร็วและความไวในการวิเคราะห์แบบ simultaneous
• ท่อ X‑ray LoVap (5GN+) ให้ความเข้มสูง ทำให้มีขีดจำกัดการตรวจวัดที่ต่ำและความเร็วในการวัดสูง
• ติดตั้ง dual-sample loader พร้อมแมกกาซีนสูงสุด 20–32 ตำแหน่ง ช่วยร่นเวลาในการวิเคราะห์อย่างมาก
• วิเคราะห์องค์ประกอบจาก ธาตุบี (B) ถึงอเมริเซียม (Am) ด้วยการ config แบบ sequential หรือ simultaneous
• มี compact XRD module สำหรับวิเคราะห์โครงสร้างผลึก (phase analysis)
• รองรับวิธี standard-less ด้วย UniQuant ให้ผลรวดเร็วแม้ไม่มีสารมาตรฐานสำหรับสร้าง Calibration Curve
• ถูกออกแบบให้ อัตโนมัติรองรับงานหนัก 24/7 ผ่านระบบ loader และตัวเลือก automation
• ผ่านการ calibrate จากโรงงาน พร้อม profile สำเร็จรูปสำหรับการวิเคราะห์ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น โลหะ ซีเมนต์ เหมือง

เป็นเครื่องวิเคราะห์ XRF-XRD แบบผสมผสานที่สามารถวิเคราะห์ทั้งองค์ประกอบธาตุและเฟสในรายงานเดียว เหมาะสำหรับงานควบคุมคุณภาพและการวิจัยวัสดุ เหมาะกับงานหลากหลายอุตสาหกรรม ใช้งานในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ โลหะ ซีเมนต์ ปิโตรเคมี อิเล็กทรอนิกส์ วิทยาศาสตร์วัสดุ สิ่งแวดล้อม และ สามารถใช้ในงานวิจัย งานควบคุมคุณภาพ (QC/QA) และงานวิเคราะห์กระบวนการผลิต

X-ray Diffraction (XRD) – วิเคราะห์โครงสร้างผลึก

XRD เป็นเทคนิคที่ใช้ศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมในผลึก ช่วยให้เข้าใจโครงสร้างและสมบัติของวัสดุอย่างละเอียด เครื่อง ARL EQUINOX 100 และ ARL X’TRA Companion เป็นเครื่อง XRD ขนาดตั้งโต๊ะที่ใช้งานง่าย ติดตั้งสะดวก เหมาะสำหรับการควบคุมคุณภาพ การระบุชนิดและปริมาณเฟสในวัสดุ ทั้งในรูปแบบผงและแผ่นฟิล์ม

ซอฟต์แวร์ SolstiX XRD ยังรองรับมาตรฐาน 21 CFR Part 11 สำหรับการจัดการข้อมูลในอุตสาหกรรมยา ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยและความถูกต้องของข้อมูล

Thermo Scientific ARL EQUINOX Series

เป็นชุดเครื่องมือ X-ray Diffractometer (XRD) ที่ออกแบบมาเพื่อตอบโจทย์การวิเคราะห์โครงสร้างและเฟสของวัสดุในงานวิจัยและอุตสาหกรรม โดยมีรุ่นย่อยหลายรุ่นที่เหมาะกับการใช้งานตั้งแต่ห้องปฏิบัติการขนาดเล็กจนถึงงานวิจัยระดับสูง

• เครื่องแบบ bench-top ขนาดกะทัดรัดและเคลื่อนย้ายง่าย
• ใช้เทคโนโลยี Curved Position Sensitive Detector (CPS) ที่สามารถเก็บข้อมูล diffraction pattern ได้พร้อมกันแบบ real-time ทำให้การวิเคราะห์รวดเร็วมาก
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ลดความซับซ้อนและเพิ่มความน่าเชื่อถือ
• ใช้แหล่งกำเนิด X-ray แบบ microfocus ที่มีกำลังไฟต่ำแต่ให้ความเข้มสูง
• รองรับการวัดแบบ transmission และ reflection เพื่อความแม่นยำและเป็นตัวแทนของตัวอย่างที่ดี
• ไม่ต้องใช้น้ำหล่อเย็นภายนอก และใช้ไฟฟ้าปกติ
• เหมาะสำหรับงาน routine QC/QA, การศึกษาวัสดุ, การวิเคราะห์เฟส, การสอนในมหาวิทยาลัย และการทดลองแบบ in situ
• วิเคราะห์วัสดุหลากหลาย เช่น แร่, เภสัชภัณฑ์, ฟิล์มบาง, และวัสดุทั่วไป
• สามารถปรับมุมตกกระทบของตัวอย่างได้ตั้งแต่ 0° เพื่อรองรับการวัดแบบ small angle XRD (GIXRD)
• ใช้ Thermo Scientific SolstiX XRD Software ที่รองรับการทำงานตามมาตรฐาน 21 CFR Part 11 สำหรับงานเภสัชกรรม
• ขนาดกะทัดรัด, ติดตั้งง่าย, ความเร็วสูง, และความน่าเชื่อถือสูง

Thermo Scientific ARL X’TRA Companion

เป็นเครื่องมือ X-ray Diffractometer (XRD) แบบ benchtop ที่ออกแบบมาเพื่อการวิเคราะห์วัสดุอย่างรวดเร็ว แม่นยำ และใช้งานง่าย เหมาะสำหรับงานควบคุมคุณภาพ (QC/QA) ในห้องปฏิบัติการอุตสาหกรรม งานวิจัย และการสอนในสถาบันการศึกษา

• ใช้เทคโนโลยี θ/θ Bragg-Brentano geometry ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างผลึก
• ติดตั้ง solid-state pixel detector รุ่นล่าสุด ที่มีขนาดพิกเซล 55×55 ไมครอน ช่วยรวบรวมข้อมูลด้วยความละเอียดสูงและรวดเร็ว พร้อมระบบกรองพลังงานโฟตอนขั้นสูง ให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและมีความละเอียดพลังงานต่ำกว่า 1 keV
• รองรับการวิเคราะห์แบบ qualitative และ quantitative รวมถึงการคำนวณระดับความเป็นผลึก (degree of crystallinity), การตรวจสอบ polymorphs, การวัดพารามิเตอร์เซลล์ผลึก, ขนาดผลึกย่อย และความเครียดในโครงสร้าง
• มีซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย พร้อมฟังก์ชัน one-click Rietveld quantification ช่วยให้การแปลงข้อมูลดิบเป็นผลวิเคราะห์เสร็จสมบูรณ์อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
• ระบบ sample holder แบบ 1 ตำแหน่ง หรือจะเลือกใช้ตัวเปลี่ยนถาดอัตโนมัติ 6 ตำแหน่ง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ตัวอย่างจำนวนมาก
• ใช้หลอด X-ray แบบ Cu หรือ Co anode พร้อมตัวเลือกระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ (water cooling) ที่ติดตั้งในเครื่อง
• ออกแบบให้มีความปลอดภัยสูงตามมาตรฐานสากล ด้วยตู้ป้องกันรังสีที่มีหน้าต่างกระจกตะกั่วและระบบล็อคความปลอดภัย
• โครงสร้างแข็งแรง ทนต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก ทำให้ติดตั้งได้ในหลากหลายสภาพแวดล้อม
• รองรับการส่งผลลัพธ์อัตโนมัติไปยังระบบ LIMS (Laboratory Information Management System) เพื่อการจัดการข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ
• มีอุปกรณ์เสริมสำหรับรองรับตัวอย่างหลากหลายชนิด เช่น ถ้วยตัวอย่างซิลิกอนแบบ zero-background, ตัวรองรับแบบ top-loading, back-loading และ side-loading รวมถึงอุปกรณ์สำหรับตัวอย่างที่ไวต่ออากาศ เช่น PMMA, ดินเหนียว และแผ่นกรองอากาศ

ที่มา: Thermo Fisher Scientific