การวิเคราะห์ธาตุด้วยเทคนิค X-ray Fluorescence (XRF) และความสำคัญของสารมาตรฐาน Certified Reference Materials (CRM)

การวิเคราะห์ธาตุด้วยเทคนิค X-ray Fluorescence (XRF) และความสำคัญของสารมาตรฐาน Certified Reference Materials (CRM)

ในการวิเคราะห์องค์ประกอบธาตุเชิงปริมาณและคุณภาพในภาคอุตสาหกรรม เทคนิค X-ray Fluorescence (XRF) ถือเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมสูงสุด เนื่องจากเป็นเทคนิคที่ไม่ทำลายสารตัวอย่าง (Non-destructive) และให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วโดยสามารถรายงานผลได้ช่วงความเข้มข้นที่กว้างตั้งแต่ระดับ ppm ไปจนถึงระบบ 100% ได้โดยไม่ต้องมีการเตรียมตัวอย่างที่ยุ่งยาก ซึ่งเป็นจุดเด่นที่ทำให้หลายคนเลือกใช้เทคนิคนี้ โดยเครื่อง X-Ray Fluorescence หรือที่เรียกย่อๆว่า XRF นั้นสามารถแบ่งตามลักษณะการแยกแยะพลังงานได้เป็น 2 เทคนิคหลัก คือแบบ Energy Dispersive XRF (ED-XRF) ซึ่งการออกแบบประเภทนี้มักจะเห็นได้ในเครื่อง X-Ray แบบพกพา (Handheld XRF) หรือ แบบตั้งโต๊ะที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ (Portable XRF) และแบบตั้งโต๊ะที่อยู่ในห้องปฏิบัติการ (ฺBenchtop XRF) ซึ่งเป็นเทคนิคที่นิยมใช้เป็นอย่างมากเนื่องจากการดูแลรักษาค่อนข้างต่ำ และสามารถให้ผลการทดสอบได้ทันที  สำหรับเทคนิคแบบ Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WD-XRF) นั้นจะเป็นการออกแบบในลักษณะที่วางอยู่กับที่เป็นหลักโดย อาจจะตั้งโต๊ะ (ฺBenchtop XRF) หรือตั้งพื้น (Flore stand XRF) ที่จะให้ความสามารถในการวิเคราะห์และแยกธาตุได้อย่างแม่นยำมากขึ้นซึ่งเหมาะกับผู้ใช้งานที่ต้องการความแม่นยำขั้นสูงหรือตัวอย่างมีความซับซ้อนของธาตุค่อนข้างมากเช่นการใช้งานในห้องทดสอบหรือห้องปฏิบัติการที่ให้บริการทดสอบตัวอย่างอย่างมาก โดยองค์ประกอบของเครื่องแต่ละประเภทและการเลือกใช้งานนั้นสามารถแยกได้ดังนี้

1. Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF)

เทคนิคนี้เน้นความสะดวกและรวดเร็ว เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ธาตุในภาพรวมหรือการคัดกรอง (Screening)

• หลักการทำงาน: เครื่องจะวัดพลังงานของรังสีเอกซ์ที่สะท้อนออกมาจากสารตัวอย่างโดยตรงโดยใช้ตัวตรวจวัด (Detector) ประมวลผลและแยกแยะพลังงานของแต่ละธาตุพร้อมกัน

• ขั้นตอนการวิเคราะห์:

  1. เตรียมตัวอย่าง (เช่น อัดเม็ดผง หรือใส่ถ้วยตัวอย่างสำหรับของเหลว)

  2. วางตัวอย่างลงในห้องวัดและเริ่มการยิงลำรังสีเอกซ์

  3. Detector รับสัญญาณรังสีที่ฟลูออเรสเซนต์ออกมา

  4. ซอฟต์แวร์ประมวลผลความสูงของ Peak เพื่อระบุชนิดและปริมาณธาตุ

• จุดเด่น: ตัวเครื่องขนาดกะทัดรัด (มีทั้งแบบตั้งโต๊ะและพกพา) ใช้งานง่าย และราคาประหยัด

2. Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence (WDXRF)

เป็นเทคนิคขั้นสูงที่ให้ความละเอียด (Resolution) และความแม่นยำสูงกว่า เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ธาตุเบาหรือสารที่มีความเข้มข้นต่ำมาก (Trace Elements)

• หลักการทำงาน: รังสีเอกซ์ที่ออกจากตัวอย่างจะถูกนำไป “แยกความยาวคลื่น” โดยใช้ผลึกวิเคราะห์ (Analyzing Crystal) ตามกฎของ Bragg ก่อนที่จะส่งไปยังตัวตรวจวัด ทำให้แยกสัญญาณของธาตุที่อยู่ใกล้กันได้ชัดเจนมาก

• ขั้นตอนการวิเคราะห์:

  1. เตรียมตัวอย่างอย่างละเอียด (นิยมวิธีหลอมละลายเป็นแผ่นแก้ว (Fused Bead) เพื่อลด Matrix Effect)

  2. เครื่องยิงรังสีเอกซ์กระทบตัวอย่าง

  3. รังสีที่สะท้อนออกมาจะผ่าน Goniometer ซึ่งมีผลึกหมุนเพื่อแยกความยาวคลื่นทีละค่า

  4. Detector วัดความเข้มสัญญาณในแต่ละองศาที่แม่นยำ

• จุดเด่น: มีขีดจำกัดการตรวจวัด (LOD) ต่ำมาก และมีความถูกต้องทางสถิติสูงที่สุดในตระกูล XRF

ทำไมต้องใช้ CRM ในการวิเคราะห์ XRF?

ไม่ว่าคุณจะใช้เทคนิค EDXRF หรือ WDXRF ความถูกต้องของผลลัพธ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเครื่องมือเพียงอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับ “กราฟมาตรฐาน (Calibration Curve)” ที่สร้างขึ้น

บทความสำคัญของ Certified Reference Materials (CRM):

• Traceability: เพื่อให้ผลการวัดเป็นที่ยอมรับตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025

• Accuracy: ใช้ CRM ที่มี Matrix ใกล้เคียงกับตัวอย่างจริง เพื่อลดความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากเนื้อสาร (Matrix Effect)

• Validation: ใช้สำหรับทวนสอบประสิทธิภาพของเครื่องมือในทุกๆ รอบการทำงาน (Daily Check)

Alpha Prime Lab พร้อมสนับสนุนห้องปฏิบัติการของคุณด้วยสารมาตรฐาน CRM และวัสดุอ้างอิงคุณภาพสูง ครอบคลุมอุตสาหกรรมเหล็ก, โลหะ, เหมืองแร่, ปิโตรเคมี และสิ่งแวดล้อม เพื่อให้ทุกการวิเคราะห์ของคุณมีความแม่นยำสูงสุดและน่าเชื่อถือในระดับสากล