Технические средства оперативной диагностики

Драгоценных материалов

 

Приборы для исследования оптических характеристик

 

Изучение оптических характеристик камней –обязательный этап их диагностики. Для исследования ряда оптических параметров камней используются относительно простые по конструкции и небольшие по размеру приборы (рис. 7.5). С их помощью можно оценить показатели преломления, прозрачность, цвет, оптические характеристики в поляризованном свете и др.

Приборы электрохимического принципа действия

В 1991 г. по заданию ГТК РФ был создан прибор для диагностирования драгоценных металлов – детектор «ПРОБА – М», который длительное время находился на вооружении таможенных органов. В нем реализован электрохимический метод диагностирования. Некоторые современные приборы диагностики металлических сплавов, применяемые сегодня в таможенных органах, также используют этот метод.

Рассмотрим принцип работы приборов, реализующих электрохимический метод на примере детектора «ПРОБА – М» (рис. 7.6). Он позволяет различать медь, серебро, золото, платиновые сплавы. Для золотых сплавов с помощью прибора можно оценить индекс пробы: 333, 375, 500, 583, 750, 900, 958.

Детектор состоит из четырех конструктивных узлов: измерительного блока, датчика, внешнего блока питания, предметного столика.

Рис. 7.5. Приборы для определения оптических характеристик камней: а) рефрактометр для определения показателя преломления ограненных камней; б) полярископ, включающий 2 поляризационных фильтра ПФ-40,5, подсветку, вращающуюся стеклянную поверхность и коноскопическую линзу; в) набор эталонов цвета для бриллиантов (8 камней по 1,0 сt. Материал – фианит).

Измерительный блок имеет переключатель питания, регулятор для подстройки коэффициента усиления, кнопки режимов работы ИЗМЕРЕНИЕ и ПОДГОТОВКА и цифровой индикатор. На боковых стенках корпуса измерительного блока расположены гнезда для подключения кабеля связи с датчиком и сетевого блока питания.

Датчик выполнен в виде цилиндрического пенала и предназначен для формирования электрического сигнала, «сила» которого зависит от электропроводности контролируемого образца (показан в правой части рис. 7.6). Внутрь датчика вставляется капсула со специальным электролитом. В нижней части датчика находится наконечник со специальным электродом из платины и отверстием для выпуска электролита. С другой стороны пенала имеется ручка, с помощью которой создается давление для выдавливания электролита из капсулы через отверстие наконечника. Для съема электрического сигнала на датчике имеется гнездо – разъем. С помощью специального кабеля сигнал подается на измерительный блок.

 

Рис. 7.6. Прибор «Проба-М»

 

Предметный столик установлен прямо в крышке футляра. Представляет собой металлическую пластину размером 50 х 50 мм с металлическим зажимом, под который помещается исследуемый образец металла. Столик кабелем также подключается к измерительному блоку.

Исследуемый металлический образец закрепляется на предметном металлическом столике. Наконечник датчика прижимается к поверхности образца и из него выдавливается капля электролита.

Диагностическим параметром фактически является электродный потенциал, который представляет собой разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом. Возникновение электродного потенциала обусловливается переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при наличии полярных молекул (в том числе молекул растворителя) — ориентационной адсорбцией молекул.

На границах фаз «объект – электролит – платиновый электрод датчика» происходят электрохимические процессы и между платиновым электродом и исследуемым металлом появляется электрический потенциал (напряжение) U_изм, который называют электродным потенциалом и зависит от электропроводности исследуемого образца (рис. 7.7).

 

 

       Рис.7.7. Принцип работы прибора «ПРОБА-М»

 

Во многом эти процессы аналогичны тому, что происходит в батарейке (теория работы батарейки изложена в п. 6.1).

Полученное напряжение U_изм с помощью кабелей (проводов), подсоединенных к платиновому электроду и предметному столику, подается на измерительный блок. В измерительном блоке поступившее напряжение преобразуется в показания цифрового индикатора. Величина U_изм зависит от типа драгоценного металла и его процентного содержания в исследуемом сплаве.

Под индикатором (на передней панели корпуса измерительного блока) нарисована диагностическая шкала. Шкала состоит из двух частей. В левой части, в прямоугольных рамках, даны граничные значения возможных показаний на цифровом индикаторе, а в правой – тип металла, сопоставляемый данным показаниям. Например, при показаниях в пределах 970 – 1200 наиболее вероятно, что проверяемый металл относится к группе платиновых (Pt) сплавов, для сплавов серебра (Ag) характерными являются значения в пределах 80 – 130. Между Pt и Ag справа от прямоугольников указаны индексы проб для золотых сплавов (пробы 373, 500 и т.д.). Отдельно, в рамке ЭТАЛОН, дана шкала для меди (Cu). Это обусловлено тем, что методика калибровки прибора предполагает использование в качестве контрольного образца медной пластины.

В последующем, в рамках программ по модернизации приборной базы, на вооружение таможенных органов поступили детекторы «КАРАТ» и «ДЕЛЬТА -1М», предназначенные для проведения экспресс-анализа на содержание драгоценных металлов в ювелирных и промышленных изделиях, а также для диагностики минералов.

Так, детектор «КАРАТ» (рис. 7.8) обеспечивает возможность работы в трех режимах: диагностирование драгоценных металлов, диагностирование ювелирных камней и заряд аккумуляторов.

Диагностируемые металлы и сплавы:

- платина (проба 999);

- золото (жёлтое - розовое) пробы 333, 375, 459, 500, 585, 666, 750, >750, 999);

- золото (белое) пробы 333, 375, 459, 500, 585, 666, 750, >750);

- золото (зелёное) пробы 333, 375, 459, 500, 585, 666, 750, >750);

- серебро (в диапазоне проб 800-999);

- возможные имитаторы (алюминиевый, стальной, медный и никелевый сплавы, нержавеющая сталь, нитрид бора, титан).

 

Рис. 7.8. Детектор «Карат» в режиме диагностики сплавов

 

В комплект приборов входят (рис. 7.7):

- микропроцессорный измерительный блок;

- датчик для исследования металлов;

- датчик для исследования минералов;

- универсальный зарядно - питающий адаптер.

Все операции оцифровки и обработки данных измерений производятся посредством встроенного в прибор микропроцессора в соответствии со специально разработанной программой, записанной в процессор при настройке прибора производителем. Длительность цикла измерения не больше 8 с.

На верхней панели корпуса измерительного блока детектора установлены: буквенно-цифровой индикатор, кнопки питания («Вкл.-Выкл.») и управления режимом, эталон Au 585, а также зажим (типа «крокодил») для металлических диагностируемых изделий. На правой боковой панели блока расположен разъём для подключения датчиков.

Смена режима осуществляется удержанием кнопки <Режим> более 2 сек. Диагностирование драгоценных металлов осуществляется при выборе режима «Детектор драгметаллов».

Рис. 7.8 иллюстрирует применение прибора «КАРАТ» для определения состава сплава. Объектом в данном случае является ложечка, которая зажата в зажим, находящийся на корпусе прибора.

Датчик для определения содержания драгоценного металла аналогичен по конструкции, используемому в приборе «ПРОБА-М». Аналогичен и физический принцип работы при диагностировании сплавов. В отличие от прибора «ПРОБА-М» в детекторе «КАРАТ», на индикатор выводится не просто цифровой код, а непосредственно номер пробы. Прибор, кроме визуальной индикации, снабжен и звуковой индикацией.

После включения питания автоматически запускается тест проверки работоспособности (значение напряжения питания, исправность оперативной и постоянной памяти). По завершению теста выдается звуковой сигнал.

Перед проведением измерений реальных объектов рекомендуется провести калибровку, для чего сопло датчика устанавливается на золотой эталон (он расположен слева внизу передней панели измерительного блока) и выдавливается капля электролита. После этого автоматически начинает выполняться контрольное измерение. Величина и знак коррекции отображаются на левой половине индикатора. При этом высвечивается два числа: фактическое показание и отклонение показания от стандартного значения (со знаком). После калибровки можно проводить измерения на реальных объектах.

Как известно, при добавках металлов в золото сплав меняет цвет. Перед измерениями, кратковременно нажимая кнопку РЕЖИМ, можно выбрать цвет сплава, что позволит повысить достоверность диагностики. По завершению измерения на индикаторе появится значение пробы в метрических единицах и каратах на русском и английском языках. Окончание измерения сопровождается звуковым сигналом.

Детектор (анализатор) «ДЕЛЬТА-1М» является модификацией прибора «КАРАТ». Основное его отличие от прибора «КАРАТ» – возможность взаимодействия с ЭВМ. Для подключения ЭВМ он снабжен специальным разъемом, а также буферной памятью, через которую обменивается данными с ЭВМ. Наличие компьютера в составе прибора позволяет в режиме диагностирования сплавов создавать компьютерные базы данных, автоматизировать процессы измерений и обработки.

Для экспресс-анализа ювелирных и других металлических изделий в таможенных органах используется также комплекс «ДеМон», позволяющий определять по электрохимическому потенциалу тип металла (сплава) или его пробу (для золотых изделий - вплоть до 999-й), а также толщину золотых покрытий (рис. 7.9). Данными средствами кроме таможенных органов, в частности, оснащены управления Центрального банка России.

 

Рис. 7.9. Комплекс для экспресс-анализа золотых изделий:

а) – общий вид, б) – электрохимический детектор с датчиком

 

       В состав комплекса входят:

• электрохимический детектор «ДеМон-П»,

• ультразвуковой детектор «US-56 Gold»,

• лупа 10х с автономным питанием,

• микрометр МК 25,

• микрометр МК 50,

• сменные баллоны с электролитом.

Контроль проводится в несколько этапов. Визуальный осмотр с помощью специальной лупы с подсветкой и расчет условной плотности слитка позволяют сразу отбраковать грубые подделки. Электрохимическое исследование с помощью детектора «ДеМон-П» (рис. 7.9 б) позволяет выявить изделия нестандартной пробы и обнаружить отклонения состава сплава от паспортного значения. Ультразвуковой контроль проводится детектором «US-56 Gold» для обнаружения подделок, в которых слой золота любой толщины покрывает другой металл, включая вольфрам.

Для электрохимического исследования детектор «ДеМон-П» снабжен электрохимическим датчиком. В нем используется трехэлектродная схема измерений электрохимических потенциалов. Одним электродом служит исследуемый образец, второй электрод (внутри зонда) используется для пропускания импульсов тока и третий (так же внутри зонда) - электрод сравнения, (хлорсеребряный) относительно которого производится определение потенциала. На исследуемый образец подается импульс тока заданной силы и фиксированной длительности. Через некоторое время проводится измерение (значение U₁). Второе измерение проводится после выключения тока (значение U₂). Измеренные значения выводятся на дисплей. Там же показывается значение разности A_U =U₁-U₂. Значения U₁, U₂ и A_U  являются диагностическими признаками, по которым собственно и определяется проба драгоценного металла.

Следует иметь ввиду, что создание равномерных по составу сплавов довольно сложная в технологическом отношении проблема. Поэтому измерения в разных точках поверхности сплава могут давать разные значения. Довольно сильно влияют на значения измеряемых электрических потенциалов примеси некоторых металлов, содержание которых часто не контролируется производителями сплавов. Так, при измерениях с помощью детектора «ДеМон-П» сплавов меди и серебра примеси цинка и кадмия могут резко снизить измеряемые потенциалы, а примеси золота, палладия или платины – поднять потенциалы.

Определенные проблемы возникают при исследовании сплавов с тонким покрытием, которое имеет более высокую пробу, чем покрываемый материал. Так, прибор «ДеМон-П» на покрытиях золота может давать аномально высокие значения потенциалов. Тогда рекомендуется повторить несколько измерений в одной точке. Если от измерения к измерению потенциал будет падать, то можно утверждать, что проверяемый сплав имеет покрытие. Другой способ- сделать царапину иглой и провести измерение в месте царапины.

Для повышения достоверности измерений разработчики прибора  могут прикладывать к его эксплуатационной документации специальные корректировочные таблицы и методические указания.

 

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 453; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!