MÁY ĐO TUỔI VÀNG VIETSPACE
Nhờ có nhiều ưu điểm vượt trội nên các thế hệ máy đo tuổi vàng đã được triển khai ứng dụng rộng khắp các vùng miền: trong hơn 5 năm qua, đã có khoảng 60 máy được đưa vào sử dụng tại các doanh nghiệp ở 20 tỉnh, thành phố đưa tổng số máy đo tuổi vàng do Viện chế tạo lên trên 100 máy Đặc biệt, hiện vẫn còn một số máy được chế tạo vào các năm 1991-1993 đang hoạt động. Với các thành tích triển khai ứng dụng thực tế đã đạt được trong các năm qua, sản phẩm máy đo tuổi vàng do Viện Khoa học Vật liệu chế tạo đã đoạt giải Nhì Giải thưởng “Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2011”.
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Phổ kế huỳnh quang tia X là một thiết bị hiện đại để phân tích định tính và định lượng thành phần hóa học của vật liệu.
1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị:
Khi nguyên tử của một nguyên tố nào đó có trong mẫu phân tích được kích thích phù hợp thì nó sẽ phát ra các tia X đặc trưng của nguyên tố đó. Đêtectơ và hệ thống điện tử sẽ thu các tia X này và biến đổi thành các tín hiệu điện có biên độ tỉ lệ tuyến tính với năng lượng của chúng cho ta phổ huỳnh quang tia X của mẫu phân tích. Xử lý thông tin về vị trí đỉnh các vạch phổ cho ta biết trong mẫu có những nguyên tố gì (phân tích định tính) và xử lý thông tin về cường độ (diện tích) các vạch phổ cho ta biết hàm lượng các nguyên tố có trong mẫu (phân tích định lượng).
2.Các ưu điểm nổi trội của phương pháp phân tích huỳnh quang tia X: Không đòi hỏi phá hủy mẫu; Phân tích nhanh đồng thời nhiều nguyên tố; Mẫu phân tích có thể ở nhiều dạng: rắn, lỏng, khí, bột, màng mỏng; Vùng hàm lượng có thể phân tích trải rộng từ vài chục phần triệu đến cỡ 100%; Số nguyên tố có thể phân tích được thường từ Na đến U trong bảng tuần hoàn hóa học; Độ chính xác và lặp lại cao, thời gian phân tích nhanh (một vài phút); Chi phí vận hành thấp.
3. Các lĩnh vực ứng dụng: Do có nhiều ưu điểm nổi bật như không cần phá hủy mẫu, phân tích nhanh đồng thời được nhiều nguyên tố,… nên thiết bị phân tích huỳnh quang tia X có thể ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế – xã hội như: công nghiệp thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản; công nghiệp sản xuất xi măng, kim loại màu, quản lí tài nguyên khoáng sản và bảo vệ môi trường, nghiên cứu khoa học, khảo cổ học, y – sinh học,… và kiểm tra hàm lượng kim loại quí của đồ trang sức.
II. QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ
1.Quá trình nghiên cứu chế tạo và phát triển thiết bị
Viện Vật lý trước đây và nay là Viện Khoa học Vật liệu là đơn vị duy nhất trong nước đã tiến hành nghiên cứu chế tạo đầu thu tia X, tia gamma bằng vật liệu bán dẫn từ đầu những năm 80 của thế kỉ trước. Cho đến năm 1989, hệ máy phổ kế huỳnh quang tia X đầu tiên sử dụng đầu thu bán dẫn Si(Li) do Viện tự chế tạo đã được đưa ra ứng dụng để xác định tuổi vàng tại Công ty Kim Quy (số 15, Hàng Bông, Hà Nội). Chỉ sau một thời gian ngắn, hệ máy này đã được thị trường kinh doanh vàng trong cả nước chấp nhận bởi kết quả đo tin cậy, chính xác và có độ lặp lại cao. Từ đầu những năm 90, phương pháp xác định tuổi vàng bằng máy phổ kế huỳnh quang tia X do chúng tôi chế tạo được thừa nhận như là phương pháp tốt nhất và thuận tiện nhất trên thị trường kinh doanh vàng trong nước để xác định hàm lượng vàng. Trong vài năm tiếp theo, chúng tôi đã cung cấp hàng chục máy đo tuổi vàng tương tự với chất lượng và mẫu mã ngày càng được cải tiến cho các doanh nghiệp. Tuy nhiên, do phải dùng nitơ lỏng để làm lạnh đầu thu tia X nên việc triển khai rộng khắp thiết bị này bị hạn chế.
Do vậy, từ cuối năm 2006, chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo hệ máy mới trên cơ sở đầu thu tia X được chế tạo bằng công nghệ tiên tiến nhất của Mỹ chỉ cần làm lạnh bằng điện. Hệ máy mới có kích thước nhỏ gọn hơn nhiều, có phần mềm phân tích với nhiều cải tiến cho phép đo được nhiều nguyên tố hơn và có độ chính xác cao hơn thế hệ máy cũ. Các thế hệ máy đo tuổi vàng do Viện Khoa học Vật liệu chế tạo liên tục được cải tiến, nâng cấp cả phần cứng và phần mềm phân tích theo thời gian được minh họa trên hình1. Đặc biệt, do tự thiết kế chế tạo thiết bị và phát triển phần mềm phân tích nên chúng tôi là cơ sở đầu tiên trong nước đã trợ giúp các doanh nghiệp phát hiện sớm và ngăn chặn có hiệu quả loại vàng “lừa đảo” bị trộn “bột siêu nặng” được đưa vào thị trường trong nước từ cuối năm 2010.
Các model máy đo tuổi vàng Vietspace đã được triển khai
A: Model Vietspace 4096C với đầu thu tia X làm lạnh bằng Nito lỏng (1989 – 2004)
B: Model Vietspace 2500 thế hệ đầu với đầu thu tia X làm lạnh bằng điện (2006 – 2008)
C: Model Vietspace 2500 thế hệ hai có nhiều cải tiến (2008 – 2009)
D: Model Vietspace 2500 thế hệ cuối, được nâng cấp với nhiều tiện ích (2009 – 2012)
2. Triển khai ứng dụng
Nhờ có nhiều ưu điểm vượt trội nên các thế hệ máy XRF2500 đã được triển khai ứng dụng rộng khắp các vùng miền. Cụ thể: trong hơn 5 năm qua, đã có khoảng 60 máy được đưa vào sử dụng tại các doanh nghiệp ở 20 tỉnh, thành phố đưa tổng số máy đo tuổi vàng do Viện chế tạo lên trên 70 máy (tham khảo danh sách các doanh nghiệp đang sử dụng thiết bị). Đặc biệt, hiện vẫn còn một số máy được chế tạo vào các năm 1991-1993 đang hoạt động. Với các thành tích triển khai ứng dụng thực tế đã đạt được trong các năm qua, sản phẩm máy đo tuổi vàng do Viện Khoa học Vật liệu chế tạo đã đoạt giải Nhì Giải thưởng “Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2011”.
3.Các sản phẩm mới
Song song với việc triển khai ứng dụng các thế hệ máy đo tuổi vàng XRF2500, chúng tôi còn nghiên cứu phát triển hai dòng thiết bị mới là GT3000A và XRF5006-HQ02 (hình 2). Máy GT3000A được thiết kế dạng xách tay với mục đích trang bị cho các cơ quan đo lường tiêu chuẩn chất lượng của địa phương để quản lý chất lượng đồ trang sức của các doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh tại cơ sở. Hệ máy này có thể được tích hợp thêm pin Li-ion để có thể hoạt động liên tục trong 4 giờ, rất thích hợp cho chế độ làm việc lưu động.
Với cấu hình cao hơn, hệ máy XRF5006-HQ02 được chế tạo nhằm mục đích ứng dụng cho các doanh nghiệp trong lĩnh vực thăm dò, khai thác và chế biến khoáng sản, công nghiệp sản xuất xi măng, kim loại màu, kiểm soát chất thải bảo vệ môi trường, …. Hệ máy này đã thử nghiệm để phân tích thành phần nguyên tố của các mẫu quặng sắt, Ilmenít, Rutile, Zircon, quặng chì- kẽm, wolfram, thạch cao, … cho nhiều doanh nghiệp trong nước và đã nhận được sự tin cậy, đánh giá cao.