Article by : QES (Thailand) Co., Ltd. & MEGA Tech Magazine

Four reasons to upgrade to next-generation ICP-OES technology

จากรายงานการของผู้ใช้ เรามักจะพบว่า คุณสมบัติหลายๆ อย่างของเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์ ทั่วๆไปนั้น มักจะเกิดปัญหาเรื่องค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติงานค่อนข้างสูงมาก ซึ่งปัญหาที่เกิดขึ้นมักจะมีต้นเหตุมาจากจุดอ่อนจากการออกแบบตัวเครื่องมือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเครื่องมือรุ่นเก่า ซึ่งมักจะส่งผลให้ผลการวัดที่ได้นั้นมีคุณภาพต่ำกว่ามาตรฐานอย่างเห็นได้ชัด แต่ถึงแม้ว่าจะเป็นเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์รุ่นใหม่ก็ตาม แต่หากเป็นเครื่องที่ใช้เทคโนโลยีเดิม ก็ยังคงอาจจะก่อให้เกิดปัญหาดังกล่าวได้ ซึ่งถ้ามองจากภาพรวม จุดด้อยเหล่านี้มักจะส่งผลให้เกิดปัญหาการเสียเวลาไปอย่างสูญเปล่าและประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลง ความเร็วและเสถียรภาพในการตรวจวัดลดลง ไปจนถึงปัญหาต้นทุนการปฏิบัติงานที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม นวัตกรรมใหม่ในด้านวิศวกรรมคือคำตอบที่สามารถเข้ามาช่วยแก้ปัญหาที่น่าปวดหัวหลายๆ อย่างของงานด้าน ICP สเปกโตรมิเตอร์ โดยระบบแบบใหม่นั้นมีการออกแบบที่เหนือกว่าระบบเดิมอย่างมาก ทำให้ได้ผลการวัดที่ รวดเร็ว แม่นยำ และมีค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติงานลดลงอย่างเห็นได้ชัด​

เหตุผล 4 ข้อที่ควรอัพเกรดเป็นเทคโนโลยี ICP-OES รุ่นใหม่ต่อไปนี้จึงอาจเรียกได้ว่าเป็นคำตอบที่ดีที่สุดสำหรับผู้ใช้​

 

1. เพิ่มระยะเวลาใช้งานได้ยาวนานสูงสุด

 

การออกแบบเครื่องมือวัดในรูปแบบเดิมนั้นมักจะก่อให้เกิดปัญหาการเสียเวลาไปอย่างสูญเปล่าเนื่องจากต้องหยุดทำงานในระหว่างการบำรุงรักษา และการซ่อมแซมเครื่อง เนื่องจากการรับมือกับความร้อนสูงที่เกิดจากพลาสม่าในระบบ ICP-OES แบบเดิมนั้น ผู้ใช้จำเป็นจะต้องติดตั้งระบบระบายความร้อนภายนอกเพิ่มเติม ซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะใช้ระบบระบายความร้อนภายนอกหรือเรียกว่า”ชิลเลอร์” ซึ่งระบบระบายความร้อนที่เพิ่มเข้ามานี้ส่งผลให้ระบบโดยรวมมีความซับซ้อนเพิ่มมากขึ้น และมักจะเกิดปัญหาการรั่วภายในอยู่บ่อยครั้ง นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องทำการบำรุงรักษาเป็นประจำ ซึ่งส่งผลให้ต้องหยุดการทำงานเป็นเวลานาน

 

ในทางกลับกัน เทคโนโลยีรุ่นใหม่ของเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์นั้นไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนจากภายนอกอีกต่อไป SPECTRO เป็นบริษัทผู้ผลิตรายเดียวในปัจจุบันที่มีเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์ที่ใช้นวัตกรรมใหม่ของเทคโนโลยีระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ* (ได้รับสิทธิบัตรแล้ว) ติดตั้งอยู่ภายในตัวเครื่องโดยตรง ส่งผลให้สามารถลดความจำเป็นในการบำรุงรักษาและหยุดการทำงานของระบบลงได้ เมื่อเทียบกับการออกแบบตัวเครื่องแบบเดิม อีกทั้งยังช่วยขจัดปัญหาการรั่วซึมตามจุดต่อของระบบระบายความร้อน รวมทั้งได้รับการทดสอบแล้วว่า มีโอกาสเกิดการเสียที่น้อยจากเดิม

 

นอกจากนั้นแล้ว ผลิตภัณฑ์รุ่นนี้ยังใช้เทคโนโลยีนวัตกรรมใหม่ ได้แก่ ระบบห้องแยกแสงแบบปิดที่มีการออกแบบเฉพาะตัว ทำให้ไม่จำเป็นต้องทำขั้นตอนการไล่ก๊าซอ๊อกซิเจน (Flushing) ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายได้อีกขั้นหนึ่ง โดยจะมีการเติมก๊าซอาร์กอนเข้าไปในระบบปิดแทน และมีการหมุนเวียนก๊าซกลับมาใช้ซ้ำผ่านทางไส้กรองขนาดเล็ก เครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์แบบเดิมมักจะต้องใช้เวลานานในการเริ่มระบบก่อนที่ระบบจะเสถียรและพร้อมใช้งาน

เครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์ของ SPECTRO ถือเป็นเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์รุ่นแรกของวงการที่นำเจเนอเรเตอร์แบบ LDMOS กำลังสูงพิเศษมาใช้ โดยใช้เวลาเริ่มระบบเพียงไม่เกิน 10 นาทีเพื่อให้ระบบเสถียร นอกจากนี้ การออกแบบที่เน้นความแข็งแรง ทำงานได้แบบไร้ปัญหา และมีระบบป้องกันการลัดวงจรยังช่วยให้สามารถใช้งานเครื่องได้เป็นเวลานานตลอดอายุของเครื่องอีกด้วย 

2. ประสิทธิภาพและความรวดเร็วสูงสุด

 

เจเนอเรเตอร์ของระบบ ICP สเปกโตรมิเตอร์ แบบเดิมนั้นอาจมีกำลังไม่เพียงพอที่จะให้ประสิทธิภาพระดับสูงอย่างที่ต้องการในบางครั้ง นอกจากนั้น เทคโนโลยีของเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์ บางรุ่นที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นมาตรฐานของวงการ ยังจำเป็นต้องทำการวิเคราะห์องค์ประกอบของตัวอย่างแบบตามลำดับทีละธาตุ (Sequential)  ดังนั้น จึงต้องใช้เวลานานยิ่งขึ้นสำหรับตัวอย่างที่มีจำนวนองค์ประกอบของธาตุที่มาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการทำงานลดลงและอาจก่อให้เกิดปัญหาได้สำหรับห้องแล็บที่ต้องทำงานให้เสร็จทันตามสัญญา รวมถึงองค์กรอื่นๆ ที่จำเป็นต้องวิเคราะห์ตัวอย่างในปริมาณมาก เทคโนโลยีใหม่ของเราช่วยให้ผู้ใช้ได้รับประสิทธิภาพการทำงานเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก ยกตัวอย่างเช่น การออกแบบเจเนอเรเตอร์ที่แข็งแกร่งทนทาน เช่น รุ่น 2000 วัตต์ในเครื่องวิเคราะห์แบบ ICP สเปกโตรมิเตอร์ บางรุ่นของ SPECTRO ซึ่งมีกำลังสำรองเหลือเฟือสำหรับรองรับงานประเภทต่างๆ

 

ดังนั้น จึงสามารถปรับรูปแบบการทำงานให้เหมาะกับพลาสม่าที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว หรือแม้แต่พลาสม่าที่ต้องใช้กำลังสูง โดยไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน นอกจากนั้นแล้ว เทคโนโลยีที่ใช้ในเครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์ของ SPECTRO ยังให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าวิธีการวิเคราะห์องค์ประกอบของตัวอย่างแบบตามลำดับทีละธาตุ (Sequential)  ของเครื่องตรวจวัดแบบเดิมอีกด้วย โดยสามารถตรวจจับสเปกตรัมได้พร้อมกันในช่วงความยาวคลื่น 130-770 นาโนเมตร ทำให้สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้อย่างรวดเร็ว เครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์แบบวิเคราะห์องค์ประกอบของตัวอย่างแบบตามลำดับทีละธาตุ (Sequential) มาตรฐานทั่วไปอาจสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้สูงสุด 140 ตัวอย่างต่อหนึ่งกะทำงาน ในขณะที่เครื่อง ICP สเปกโตรมิเตอร์ของ SPECTRO ซึ่งมีการออกแบบให้ตรวจจับสเปกตรัมได้พร้อมกันและใช้เจเนอเรเตอร์กำลังสูงรุ่นใหม่นั้น สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้สูงสุดถึง 320 ตัวอย่างในเวลา 8 ชั่วโมงเท่ากัน 

 3. ความเร็วและความเสถียรสูงขึ้น

 

เครื่องวิเคราะห์ ICP สเปกโตรมิเตอร์ เกือบทั้งหมดยังคงใช้ระบบห้องแยกแสงแบบอีเชลล์ (Echelle) แบบเดิมๆ อยู่ ซึ่งเครื่องวิเคราะห์ดังกล่าวอาจจะมีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับงานวิเคราะห์บางรูปแบบก็จริง แต่อย่างไรก็ตาม อาจไม่สามารถให้คุณภาพการวิเคราะห์ได้เป็นที่น่าพอใจสำหรับการวิเคราะห์ประเภทอื่นๆ เครื่องวิเคราะห์แบบ ICP สเปกโตรมิเตอร์ ของ SPECTRO ใช้ระบบแยกแสงที่ออกแบบเป็นพิเศษ เรียกว่า เทคโนโลยี Optimized Rowland Circle Alignment (ORCA) ระบบแยกแสงแบบอีเชลล์ที่ใช้เทคโนโลยีอุปกรณ์ถ่ายเทประจุ (Charge-Coupled Device หรือ CCD)/อุปกรณ์อัดประจุ (Charge Injection Device หรือ CID) ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 โดยใช้เซ็นเซอร์แบบสองมิติเป็นพื้นฐาน ในทางกลับกัน เทคนิค ORCA นั้นใช้ประโยชน์จากตัวตรวจจับแบบลิเนียร์อาร์เรย์อย่างเต็มที่ จึงทำให้ระบบของ SPECTRO มีความแตกต่างจากระบบอื่นๆ โดยได้รับการออกแบบให้มีการสูญเสียแสงน้อยที่สุด มีปริมาณแสงผ่านสูงสุด และแสงรบกวนน้อยลง ระบบแยกแสงที่ใช้ในเครื่องวิเคราะห์ของ SPECTRO ช่วยให้สามารถตรวจจับสเปกตรัมที่ต้องการของตัวอย่างได้พร้อมกันภายในเวลา 4 วินาที นอกจากนี้ ระบบห้องแยกแสงแบบไม่ต้องไล่ก๊าซนั้นยังให้ความเสถียรดีเยี่ยมในระยะยาว และการอัพเกรดเป็นเทคโนโลยีใหม่นี้ยังช่วยให้การตรวจจับสัญญาณมีความไวมากขึ้นสูงสุดถึง 5 เท่า พร้อมทั้งสามารถตรวจจับช่วงสเปกตรัมได้กว้างขึ้น เมื่อเทียบกับระบบอีเชลล์แบบเดิม

4. ต้นทุนในการเป็นเจ้าของน้อยที่สุด

 

นอกเหนือจากราคาตั้งต้นของเครื่องวิเคราะห์ระบบ ICP สเปกโตรมิเตอร์ แบบเดิมแล้ว อีกสิ่งหนึ่งที่คุณจะต้องจ่ายเงินเพิ่มจำนวนมากก็คือ การซื้อระบบระบายความร้อนภายนอกหรือ”ชิลเลอร์” ซึ่งในบางกรณีนี้ อาจจะทำให้ราคาเครื่องเพิ่มขึ้นถึงอีก 5,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ระบบระบายความร้อนแบบน้ำยังมีโอกาสเกิดการรั่วซึมสูง ซึ่งอาจส่งผลให้ระบบย่อยอื่นๆ ภายในเครื่องที่มีราคาแพงเสียหายได้ เช่น เจเนอเรเตอร์คลื่น RF พลาสม่าหรือโหลดคอยล์ การซ่อมแซมส่วนใดส่วนหนึ่งหรือทั้งหมดของระบบเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายสูงมาก และยังทำให้เกิดเวลาสูญเปล่าเนื่องจากต้องหยุดการทำงานด้วยเช่นกัน

 

นอกเหนือจากต้นทุนข้างต้นแล้ว เครื่องวิเคราะห์แบบเดิมยังมีค่าใช้จ่ายต่อเนื่องจากการต้องคอยเติม/ไล่ก๊าซ (Ar flushing) ตลอดเวลา ซึ่งในบางครั้ง อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนในระบบห้องแยกแสงจากสิ่งสกปรกที่มากับก๊าซ Ar ส่งผลให้ต้องเสียเวลาและค่าใช้จ่ายจำนวนมาก นวัตกรรมที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับเครื่องวิเคราะห์ระบบ ICP-OES ของ SPECTRO คือคำตอบในการแก้ปัญหาเหล่านี้ รวมถึง สามารถลดต้นทุนจากการใช้งานและวัสดุสิ้นเปลืองให้เหลือน้อยที่สุดได้ตลอดอายุการใช้งาน นอกจากจะไม่ต้องซื้อและติดตั้งระบบระบายความร้อนแยกแล้ว ผู้ใช้ยังสามารถประหยัดต้นทุนจากค่าพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ของชิลเลอร์แบบใช้น้ำได้อีกทางหนึ่ง รวมทั้งยัง ลดความเสี่ยงของการต้องเปลี่ยนระบบระบายความร้อนที่มีราคาแพงก่อนที่เครื่องวิเคราะห์จะหมดอายุการใช้งาน

 

นอกจากนั้น เครื่องวิเคราะห์จาก SPECTRO ยังใช้ระบบห้องแยกแสงแบบปิดที่ผ่านการออกแบบมาโดยเฉพาะ ซึ่งช่วยตัดต้นทุนในการไล่ก๊าซของระบบแบบเดิมๆ ทำให้สามารถประหยัดก๊าซได้ถึงประมาณ 600 ลบ.ม. ต่อปี ซึ่ง ณ ราคาปัจจุบัน ผู้ใช้ที่อัพเกรดเครื่องเป็นเทคโนโลยีใหม่จะสามารถประหยัดต้นทุนค่าก๊าซได้ถึงปีละ 3,800 ดอลลาร์สหรัฐฯ

Users report that several features of most conventional ICP-OES spectrometers can cause considerable trouble and expense. The difficulties can often be traced to inherent weaknesses in the instruments’ design. In older instruments, these may contribute to clearly substandard results. Even in newer spectrometers, if they’re based on traditional technology, problems may persist. Overall, shortfalls most frequently result in downtime, lost productivity, lower sensitivity and stability, and a much higher cost of ownership. Fortunately, innovative engineering improvements have helped eliminate these bother some spectroscopy headaches. Some next-generation systems surpass conventional designs to deliver consistent, rapid, accurate and considerably less expensive results.

 

Users may find that four reasons to upgrade to these next-generation ICP-OES is an intelligent choice.

    

1. Maximized operational uptime

 

Several traditional design elements can produce unsatisfactory levels of downtime for operation, maintenance, and repairs. To deal with high plasma-generated heat, conventional ICP-OES systems require users to add an external cooling system — typically a water-based chiller. This component adds unwelcome complexity to the overall system. It’s often prone to internal leaks. It can require frequent maintenance, and serve as a disproportionate source of system downtime.

 

By contrast, next-generation spectrometer technology eliminates the need to maintain a separate, water-based cooling system. SPECTRO provides the only spectrometer line currently available that integrates innovative, patented air-cooled technology*. This generates inherently less need than conventional designs for maintenance or downtime. It abolishes leaks and has proven less prone to breakdown.

 

Additionally, the line’s innovative technology includes a unique sealed optical system that eliminates the necessity for gas purging — and its attendant delays. Instead, the system is permanently argon-filled, recirculating gas through a small purifier cartridge. Conventional system generators usually require extended startups to attain stability. Further than that SPECTRO offers the industry’s first ICP-OES model to utilize an ultrapowerful LDMOS generator. It achieves stability within 10 minutes of startup. And its robust, trouble-free, short-circuit-proof design provides superior uptime over the long term.

 

 

2. Optimized productivity and throughput

 

Conventional ICP-OES system generators may lack the power to deliver the higher levels of performance sometimes needed. In addition, the technology of some industry-standard ICP-OES instruments requires sequential processing of each element in a sample. Obviously, samples with relatively large numbers of different elements take more time. The resulting productivity losses may cause problems for contract laboratories and other organizations processing large volumes of such samples. New technologies have helped users achieve significant throughput gains. Example: a robust generator design — such as the 2000-watt model featured in some SPECTRO ICP-OES analyzers — provides ample power reserves. So it can adapt to fast-changing, even extreme plasma loads with unhindered productivity. Also, the technology used in the SPECTRO line surpasses conventional instruments’ sequential performance. It provides simultaneous spectrum capture in the 130-770 nm wavelength range, for the highest possible sample throughput. An industry-standard sequential spectrometer might process up to 140 samples a shift. But with its simultaneous design and powerful new generator, one SPECTRO model can analyze up to 320 samples in the same 8 hours.

 

 

 3. Increased sensitivity and stability

Almost all ICP-OES analyzers still use conventional echelle-type optical systems. These instruments provide adequate performance in some analytical situations. However, in others, they may fall short of delivering satisfactory results. SPECTRO ICP-OES analyzers utilize a unique optics approach known as Optimized Rowland Circle Alignment (ORCA) technology. Echelle systems using charge-coupled device/charge injection device (CCD/ CID) technologies were developed in the 1990s, using two-dimensional sensors as their foundation. By contrast, the ORCA technique takes full advantage of linear array detectors. Unlike other approaches, SPECTRO systems are designed to minimize light loss, maximize light throughput, and reduce stray light. A SPECTRO analyzer’s optical system enables simultaneous capture of a sample’s relevant spectrum within 4 seconds. No-purge optics allow excellent long-term stability. And compared to echelle-based systems, upgrading to this technology delivers up to 5X greater sensitivity across a broader spectral range.

 

 

4. Lowest costs of ownership

Making a hefty addition to a conventional ICP-OES analyzer’s base price is the required purchase of a separate water-based chiller. This may add as much as $5,000 to total costs. The leaks to which such cooling systems are prone can also cause the failure of other costly instrument subsystems such as plasma RF generators or load coils. Repairs to any or all of these components carry considerable price tags, and can increase the chances of experiencing expensive downtime.

 

Besides these costs, conventional analyzers require constant expenditures for their consumable gas fill/purge cycles. And where this design leads to contamination of the optics by gas impurities, additional pricey downtime and repairs result. Innovations designed into each SPECTRO ICP-OES analyzer eliminate these problems, to achieve the lowest possible lifetime operating and consumables cost. There’s no need to buy and install a separate cooling system. Users also save the higher continuing energy costs of waterbased chillers. And they avoid the risk of expensive early cooler replacement before the end of the analyzer’s service life

 

Additionally, SPECTRO analyzers’ unique sealed optical system eliminates conventional gas purging costs. With an estimated 600 cubic meters of purge gas saved per year, at current prices a user who upgrades to this technology may save $3800 annually in gas consumption alone.

© 2018 Advance Industry Media Plus Co., Ltd. All Rights Reserved.​​

Advance Industry Media Plus Co., Ltd.
1104/339 Pattanakarn Road Suanluang, Suanluang, Bangkok, 10250 Thailand

Tel. +66 2136 1406-7

Fax. +66 2187 2899

www.aimplus.co.th   

info@aimplus.co.th​

Ms. Khemruji Pruankaewmanee

Tel: +66 2 136 1406-7
Email: khemruji@aimplus.co.th​

Reader voices

Advertisers

Subscribe

ADVERTISE WITH US 

LINKS

FOLLOW US ON SOCIAL MEDIA

megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
aimplus.co.th
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
Measuring solution, instrument, metrology, automation