eng
Выпуск #6/2012
А.Литинский
НПО "СПЕКТРОН" – отечественный разработчик и производитель аппаратуры для рентгенофлуоресцентного анализа
НПО "СПЕКТРОН" – отечественный разработчик и производитель аппаратуры для рентгенофлуоресцентного анализа
Просмотры: 3715
Статья посвящена российской компании по производству малогабаритных спектрометров и анализаторов на основе рентгенофлуоресцентного анализа.
Теги: analyzer procedures of measurements spectrometer x-ray fluorescent analysis (xrfa) анализатор методика выполнения измерений рентгенофлуоресцентный анализ спектрометр
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) – один из самых объективных и адекватных методов исследования состава вещества, поскольку является прямым. Изучаемый объект подвергается возбуждающему воздействию – это может быть поток электронов, протонов, рентгеновского или гамма-излучения с энергией, достаточной для того, чтобы перевести атомы образца в возбужденное состояние. Энергия возбуждения такова, что при переходе атомов в основное состояние возникает флуоресценция в рентгеновском диапазоне. Спектральный состав этого излучения однозначно соответствует элементному составу объекта. Аппараты для спектрального анализа (спектрометры) тем или иным способом раскладывают флуоресцентное излучение в спектр, который исследуется и анализируется с помощью методико-математического аппарата.
Физические основы метода разработаны в первой половине 20 века. В процессе развития теории и практики метода РФА области его применения охватили практически все стороны человеческой деятельности: науку, технику, сельское хозяйство. Он нужен везде, где требуется быстро и точно определить химический состав вещества. Немаловажно и то, что объект не страдает от воздействия рентгеновского излучения, что сделало незаменимым применение этого метода в искусствоведении, криминалистике, экспертизе.
Однако, несмотря на высокую востребованность метода РФА, его применение долгое время оставалось доступным только для лабораторий крупных и богатых предприятий и университетов. Дело в том, что практически до конца прошлого века развитие аппаратной базы РФА шло по пути наращивания мощности источника возбуждения спектра: рентгеновской трубки, радиоактивного изотопа, линейного ускорителя, синхротрона. К примеру, масса только высоковольтного источника питания рентгеновской трубки мощностью несколько тысяч ватт (типичная мощность для подобных приборов) составляла десятки и сотни килограммов. Столь мощный рентгеновский поток требовал надежной биологической защиты, выделяемое тепло надо было отводить с помощью водяного охлаждения. Таким образом, спектрометр представлял собой громоздкий агрегат, потребляющий много энергии и требующий отдельного помещения, а также квалифицированного персонала для эксплуатации и технического обслуживания. Цена такого прибора достигала многих сотен тысяч долларов, что при высоких эксплуатационных расходах делало прибор недоступным для лабораторий малых и средних предприятий. К тому же, из-за сложности и дороговизны число выпускаемых приборов было недостаточно для удовлетворения спроса.
Очевидно, что для введения метода РФА в широкую аналитическую практику нужен принципиально другой подход. В основу нового подхода положены теоретические и экспериментальные работы К.Анисовича и сотрудников. Работы посвящены расчету светосилы и энергетического разрешения для основных схем кристалл-дифракционных спектрометров. Результаты теоретических расчетов, подтвержденных экспериментально, превзошли все ожидания. Выяснилось, что при правильно рассчитанном соотношении расстояний между элементами схемы общая светосила спектрометров, выполненных по оптимизированной рентгенооптической схеме (так называемая светосильная схема), на 2–3 порядка превышает общую светосилу традиционных спектрометров. Практически это означало, что для получения аналитических характеристик, сопоставимых с характеристиками повсеместно используемых мощных стационарных спектрометров, достаточно источника рентгеновского излучения, в сотни раз менее мощного. Спектрометр, построенный по новой схеме, имел мощность на рентгеновской трубке всего 3–4 Вт, представлял собой небольшой настольный прибор, лишенный недостатков громоздких и дорогостоящих установок. Надо сказать, что правильно подобранное соотношение расстояний и углов рентгенооптической схемы позволило нивелировать еще один недостаток классических кристалл-дифракционных приборов – сильную зависимость показаний от неточности установки пробы. Но самое главное – появилась возможность наладить серийный выпуск недорогих и доступных для небольших лабораторий рентгеновских кристалл-дифракционных спектрометров. В 1989 году К.В.Анисович основал и возглавил НПО "СПЕКТРОН", деятельность которого имела основной целью удовлетворение огромного спроса именно на доступные для массового пользователя рентгеновские спектрометры. Именно это амбициозное требование – введение РФА в массовую аналитическую практику – стало фирменным слоганом предприятия, идеей, которой подчинялась вся его деятельность, начиная с мелочей.
Первые аппараты "СПЕКТРОСКАН" разработаны и освоены в производстве в 1990–1991 годах. Они стали действительно если не портативными, то малогабаритными. При общей массе 18 кг прибор состоял из двух блоков – собственно спектрометра и пульта управления. Кстати, это добавило привлекательности новому прибору, поскольку проблема транспортировки при ремонте и обслуживании решалась очень просто. Даже высота прибора выбрана с тем расчетом, чтобы он помещался под полкой в железнодорожном купе. В начале 1990-х годов обычный персональный компьютер был не в каждой лаборатории. Поэтому, помимо компьютера, "СПЕКТРОСКАН" имел встроенную клавиатуру, с помощью которой мог управляться от собственного контроллера, запрограммированного на несколько упрощенных алгоритмов измерения.
В самом начале деятельности у НПО "СПЕКТРОН" всегда было четкое понимание того, что сам по себе прибор не решает аналитических задач, а требует предварительной методической проработки. Если у крупной лаборатории имеется квалифицированный персонал для разработки методики выполнения измерений (МВИ), то малые и средние лаборатории такой возможности не имеют. Поэтому вместе с прибором при поставке можно приобрести МВИ, разработанные методистами предприятия по очень широкому спектру аналитических задач. Список этот постоянно растет, часто доля программно-методического обеспечения в комплекте поставки больше 50%.
Покупая прибор и МВИ, лаборатория обычно предполагает аккредитоваться или расширить область аккредитации измерений. И здесь НПО "СПЕКТРОН" предлагает варианты решения. Если аналитическая задача не единична, МВИ проходит аттестацию в органах Госстандарта, а это является основанием для аккредитации лаборатории вместе с прибором, аттестованным как средство измерения.
Для решения массовых задач НПО "СПЕКТРОН" пошло по пути создания анализаторов определенных продуктов. В отличие от спектрометров широкого назначения, анализатор создается и аттестуется в органах Госстандарта, как средство измерения конкретного продукта. Анализатор – самодостаточный инструмент, не требует методического обеспечения, позволяет аккредитовать лабораторию.
Таким образом, развитие компании идет по пути расширения сферы применения спектрометров широкого назначения, создания специализированных приборов, развития системы программно-методической и технической поддержки. За более чем 20 лет успешной работы выпущено и введено в эксплуатацию и прекрасно работают несколько тысяч различных моделей спектрометров и анализаторов серии "СПЕКТРОСКАН". Разработаны более 50 методик выполнения измерений. Эти цифры говорят о том, что при желании и правильном подходе можно даже силами небольшого предприятия внести заметный вклад в решение такой масштабной задачи, как введение в широкую аналитическую практику прогрессивного метода в масштабах целой страны.
Физические основы метода разработаны в первой половине 20 века. В процессе развития теории и практики метода РФА области его применения охватили практически все стороны человеческой деятельности: науку, технику, сельское хозяйство. Он нужен везде, где требуется быстро и точно определить химический состав вещества. Немаловажно и то, что объект не страдает от воздействия рентгеновского излучения, что сделало незаменимым применение этого метода в искусствоведении, криминалистике, экспертизе.
Однако, несмотря на высокую востребованность метода РФА, его применение долгое время оставалось доступным только для лабораторий крупных и богатых предприятий и университетов. Дело в том, что практически до конца прошлого века развитие аппаратной базы РФА шло по пути наращивания мощности источника возбуждения спектра: рентгеновской трубки, радиоактивного изотопа, линейного ускорителя, синхротрона. К примеру, масса только высоковольтного источника питания рентгеновской трубки мощностью несколько тысяч ватт (типичная мощность для подобных приборов) составляла десятки и сотни килограммов. Столь мощный рентгеновский поток требовал надежной биологической защиты, выделяемое тепло надо было отводить с помощью водяного охлаждения. Таким образом, спектрометр представлял собой громоздкий агрегат, потребляющий много энергии и требующий отдельного помещения, а также квалифицированного персонала для эксплуатации и технического обслуживания. Цена такого прибора достигала многих сотен тысяч долларов, что при высоких эксплуатационных расходах делало прибор недоступным для лабораторий малых и средних предприятий. К тому же, из-за сложности и дороговизны число выпускаемых приборов было недостаточно для удовлетворения спроса.
Очевидно, что для введения метода РФА в широкую аналитическую практику нужен принципиально другой подход. В основу нового подхода положены теоретические и экспериментальные работы К.Анисовича и сотрудников. Работы посвящены расчету светосилы и энергетического разрешения для основных схем кристалл-дифракционных спектрометров. Результаты теоретических расчетов, подтвержденных экспериментально, превзошли все ожидания. Выяснилось, что при правильно рассчитанном соотношении расстояний между элементами схемы общая светосила спектрометров, выполненных по оптимизированной рентгенооптической схеме (так называемая светосильная схема), на 2–3 порядка превышает общую светосилу традиционных спектрометров. Практически это означало, что для получения аналитических характеристик, сопоставимых с характеристиками повсеместно используемых мощных стационарных спектрометров, достаточно источника рентгеновского излучения, в сотни раз менее мощного. Спектрометр, построенный по новой схеме, имел мощность на рентгеновской трубке всего 3–4 Вт, представлял собой небольшой настольный прибор, лишенный недостатков громоздких и дорогостоящих установок. Надо сказать, что правильно подобранное соотношение расстояний и углов рентгенооптической схемы позволило нивелировать еще один недостаток классических кристалл-дифракционных приборов – сильную зависимость показаний от неточности установки пробы. Но самое главное – появилась возможность наладить серийный выпуск недорогих и доступных для небольших лабораторий рентгеновских кристалл-дифракционных спектрометров. В 1989 году К.В.Анисович основал и возглавил НПО "СПЕКТРОН", деятельность которого имела основной целью удовлетворение огромного спроса именно на доступные для массового пользователя рентгеновские спектрометры. Именно это амбициозное требование – введение РФА в массовую аналитическую практику – стало фирменным слоганом предприятия, идеей, которой подчинялась вся его деятельность, начиная с мелочей.
Первые аппараты "СПЕКТРОСКАН" разработаны и освоены в производстве в 1990–1991 годах. Они стали действительно если не портативными, то малогабаритными. При общей массе 18 кг прибор состоял из двух блоков – собственно спектрометра и пульта управления. Кстати, это добавило привлекательности новому прибору, поскольку проблема транспортировки при ремонте и обслуживании решалась очень просто. Даже высота прибора выбрана с тем расчетом, чтобы он помещался под полкой в железнодорожном купе. В начале 1990-х годов обычный персональный компьютер был не в каждой лаборатории. Поэтому, помимо компьютера, "СПЕКТРОСКАН" имел встроенную клавиатуру, с помощью которой мог управляться от собственного контроллера, запрограммированного на несколько упрощенных алгоритмов измерения.
В самом начале деятельности у НПО "СПЕКТРОН" всегда было четкое понимание того, что сам по себе прибор не решает аналитических задач, а требует предварительной методической проработки. Если у крупной лаборатории имеется квалифицированный персонал для разработки методики выполнения измерений (МВИ), то малые и средние лаборатории такой возможности не имеют. Поэтому вместе с прибором при поставке можно приобрести МВИ, разработанные методистами предприятия по очень широкому спектру аналитических задач. Список этот постоянно растет, часто доля программно-методического обеспечения в комплекте поставки больше 50%.
Покупая прибор и МВИ, лаборатория обычно предполагает аккредитоваться или расширить область аккредитации измерений. И здесь НПО "СПЕКТРОН" предлагает варианты решения. Если аналитическая задача не единична, МВИ проходит аттестацию в органах Госстандарта, а это является основанием для аккредитации лаборатории вместе с прибором, аттестованным как средство измерения.
Для решения массовых задач НПО "СПЕКТРОН" пошло по пути создания анализаторов определенных продуктов. В отличие от спектрометров широкого назначения, анализатор создается и аттестуется в органах Госстандарта, как средство измерения конкретного продукта. Анализатор – самодостаточный инструмент, не требует методического обеспечения, позволяет аккредитовать лабораторию.
Таким образом, развитие компании идет по пути расширения сферы применения спектрометров широкого назначения, создания специализированных приборов, развития системы программно-методической и технической поддержки. За более чем 20 лет успешной работы выпущено и введено в эксплуатацию и прекрасно работают несколько тысяч различных моделей спектрометров и анализаторов серии "СПЕКТРОСКАН". Разработаны более 50 методик выполнения измерений. Эти цифры говорят о том, что при желании и правильном подходе можно даже силами небольшого предприятия внести заметный вклад в решение такой масштабной задачи, как введение в широкую аналитическую практику прогрессивного метода в масштабах целой страны.
Отзывы читателей
