سرامیک ها (آجر، سفال و کاشی )-فرسودگی های ناشی از ضعف های مرحله تولید بدنه (مرحله تولید بدنه خام)

علائم : ترک، تابخوردگی، پوکی دلایل احتمالی : دانه بندی نامناسب اجرای خاک، خشک شدن غیریکنواخت قبل از پخت، قالب گیری نامناسب یا غیرماهرانه
فرایند فرسودگی : ترک خوردگی یکی از ضعف های اولیه آجر است که می تواند ناشی از قرارگیری خشت های خام در معرض تابش مستقیم نور خورشید یا وزش بادهای تند که باعث خشکی سریع آنها می شود، باشد. قراردادن خشت ها تا قبل از خشک کامل آنها در کوره، می تواند اثرهای مشابهی را به وجود آورد.

در مرحله قالب گیری خشت های خام، غوطه وری قالب در آب پس از هربار استفاده که مانع چسبیدن گل به آن می شود موجب جذب آب اضافی در سطح خشت و ترک خوردگی بیشتر آن در سطح می شود، اما قالب گیری به کمک ماسه آجرهای بهتری با سطوح صاف تر و لبه های واضح تر را تولید می کند.
آجرهایی که دارای تاب خوردگی و کج شکلی، اما متراکم و سخت هستند، می توانند در اثر ساخت با خاک رس با مقادیر کم ماسه باشند. در عوض مقادیر زیاد ماسه باعث تولید آجرهای ترد و شکننده و سبک (پوک) می شود.

فقدان فشار لازم در هنگام قالب گیری می تواند موجب عدم تراکم لازم و ایجاد لایه های مجزا را که بعداً بسیار مستعد یخ بردگی آجر است، شود.
فرسودگی های ناشی از ضعفهای مرحله تولید بدنه :
(آلوئک ) :
علائم : ترک خوردگی همراه با وجود توده های سفید در مرکز ترک خوردگی

دلایل احتمالی : فشار مکانیکی مربوط به افزایش حجم دانه های آهکی
فرایند فرسودگی : خاک هایی که دارایی مقادیر زیاد آهک درشت دانه باشند. به هنگام پخت در کوره تبدیل به آهک زنده (CaO) خواهند شد. پس از مرحله پخت و قرارگیری در معرض رطوبت، آهک پخته شده شکفته و با افزایش حجم موجب ترکیدن یا ترک خوردگی آجر می شود. به این پدیده آلوئک گفته می شود.
فرسودگی ناشی از ضعف های مرحله تولید (مرحله پخت بدنه )

علائم : مغز سیاه، جوش (شیشه ای شدن)، ترک خوردگی و پخت ناقص
دلایل احتمالی : شرایط پخت (دما و اتمسفر) نامناسب، وجود بقایای آلی، نامناسب بودن سرعت پخت یا تغییرات دما

فرایند فرسودگی : فرآورده های کلی قبل از پخت به طور معمول حدود ۱% آب دارند. این مقدار به طور نسبی کم است، ولی فشار بخار حاصل از خشک سریع آن می تواند موجب ترک خوردن و جدا شدن قطعات در اولین مرحله پخت شود. یکی دیگر از معایب معمول مربوط به آجرهای دستی و پخت در کوره های سنتی،سیاه شدن مغز آجر است. علت این امر سوخت کاه یا بقایای گیاهی موجود در خشت خام به هنگام پخت است که دود حاصل از آنها فرصت کافی برای خروج از بدنه را پیدا نکرده اند. حرارت زیاد و مستقیم به بدنه ها در کوره موجب پخت زودرس بخش های سطحی و بسته شدن منافذ آن شده و به همین دلیل

بخارات و دودهای تولید شده بالا در بدنه محبوس می شوند. از طرف دیگر شرایط احیای (کمبود اکسیژن) به وجود آمده در بدنه، موجب تبدیل اکسیدهای آهن سه ظرفیتی (که باعث قرمزی رنگ آجر می شود) به آهن دو ظرفیتی یا ته رنگ سیاه می شود. احتمال این پدیده در قسمت های مرکزی بیشتر خواهد بود.
آجر جوش یکی دیگر از معایب مرحله پخت است که افزایش دمای پخت با طولانی شدن مدت زمان پخت در بالاترین دما سبب مذاب شدن اجزای ترکیبی آجر و به وجود آمدن بافت شیشه ای می شود.

فرسودگی های ناشی از یخبندان :
علائم : پوسته شدن، ترک خوردگی
دلایل احتمالی : رطوبت کافی، تغییرات زیاد درجه حرارت در دمای نزدیک به نقطه انجماد آب
فرایند فرسودگی : با نفوذ آب در منافذ آجر و یخ زدن آن، ازدیداد حجم یخ موجب وارد شدن فشار به دیواره های منافذ و تخریب ساختار آنها می شود. این پدیده در سطح به صورت پوسته شدن یا تورق و گاه به صورت ترک خوردگی در بافت آجر یا کاشی مشاهده می شود.
آسیب یخ بردگی زمانی اتفاق می افتد که فراورده های سرامیکی (آجر و کاشی) به طور کامل تر شوند و چرخه های یخ زدن و آب شدن به طور مکرر اتفاق بیفتد.
فرسودگی ناشی از آتش سوزی (شوک حرارتی ) :

علائم : ترک خوردگی، تاول، پوسته شدن، شیشه ای، لکه شدن
دلایل احتمالی : حادثه آتش سوری،کاربری آجر در ساخت سیستم حرارتی بنا (بخاری، دودکش و غیره )
فرایند فرسودگی : اثرهای آتش براساس شدت آن، ضخامت دیوارها و نوع آجر تغییر می کند و فرایند آن در برخی موارد مانند شیشه ای شدن، مشابه آسیب های مربوط به مرحله پخت (ضعف های تولید) است. آجرهای رسی به دلیل دمای پخت بالا مقاومت خیلی خوبی در برابر آتش دارند. فرونشاندن ناگهانی آتش با آب در اثر انبساط و انقباض ناگهانی ممکن است موجب پوسته شدن آجرها شود. البته این موضوع تاثیر جدی روی مقاومت و پایداری دیوار نداردو مهمتر از این،

تغییرات و جابجایی های (کج شکلی های ) ناشی از تغییرات حرارتی در اجزای بنا می تواند سبب تنش های مکانیکی و جابجایی و ترک خوردگی های آجرها شود.
دود ناشی از آتش سوزی با ورود و جذب در بدنه متخلخل آجرها در سطح آنها ایجاد لکه می کند که گاه نیاز به پاکسازی دارند.
فرسودگی های ناشی از نمک های محلول :
علائم : سفیدک یا شوره، ترک خوردگی، پوسته شدن، ورقه ای شدن و سمباده ای شدن
دلایل احتمالی : رطوبت، نمک های محلول، تخلخل و جذب آب کافی

فرایند فرسودگی : انحلال، جابجایی و تبلور نمک های محلول در آجر موجب آسیب های سطحی و عدم یکپارچگی آن خواهد شد.
این نمک ها می توانند از مواد اولیه خود آجر، ملات یا مصالح مجاور دیگر، آلودگی محیطی یا دریایی مشتق شوند.
محل، شکل ظاهری و آسیب های وارده به وسیله نمک های محلول، بستگی به پراکندگی اندازه منافذ، سرعت تبخیر، ترکیب و نوع نمک و وضعیت و مقاومت سطح مصالح دارد. با افزایش مقدار نمک در منافذ ساختار آنها تغییر کرده و کم کم کوچک می شوند. با تغییر پراکندگی اندازه حفره ها فضای لازم برای تبلور مجدد کوچک شده، بنابراین سبب افزایش فشار وارد بربدنه آنها می شود. با توجه به مقاومت سطح مواد، الگوهای مختلفی از فرسودگی در اثر تبلور نمک ها به وجود می آید.

یکی از منابع بزرگ نمک های محلول، محلی است که بنا در آن واقع شده است که نمک های موجود در آن می تواندبه وسیله رطوبت صعودی حمل و به طرف بالا برده شوند. نمک های محلول براساس نوع کانی ها یا ترکیب سازنده آنها در توالی خاصی منتقل می شوند. در زمان تبخیر، نمک هایی که کمتر محلول هستند رسوب می کنند در حالیکه یون های ومحلول تر به طرف بالا حرکت می کنند. آزمایش نشان داده است که در مناطق پایین تر سولفات ها و کربنات های کم محلول با نم پذیری کمتر حضور دارند و در محل های بالاتر کلریدها و نیترات ها که دارای جذب رطوبت بیشتری اند، تجمع پیدا می کنند.

یک ارتباط بین ریخت شناسی (موروفولوژی) بلورها و موقعیت محلی آنها وجود دارد. یلورهای توده ای شکل (Bulky ) در زیر لایه خیس و گاه در فیلم ضخیم محلول، رشد کرده و موجب توده ای شدن قشر رسوب می شوند. بلورهای سوزنی شکل پرزدار به صورت شوره ای زبر، نرم و پف کرده زیر یک لایه نازک فیلم محلول رشد می کنند.

ایجاد آسیب های تورق (Flaking) یا پودری و سمباده ای (Sanding off) بستگی به سرعت خشک شدن سطح دارد. اگر زمان طولانی تری برای تبلور در یک سیکل باشد، لایه لایه شدن، ترک و شکاف خوردن غالب می شود، اما خشک شدن در گرمای زیاد پدیده پودری را ایجاد می کند. البته نحوه و کیفیت تولید سرامیک ها در نوع آسیب ها بدون تاثیر نیست.

فرسودگی های ناشی از آلودگی جوی :
علائم : تیرگی، پوسته شدن، تاول زدگی و آثار شوره
دلایل احتمالی : نفوذ آلاینده ها در حضور رطولت در بافت سطحی

فرایند فرسودگی : گازهای آلاینده، به ویژه دی اکسید سولفور (SO2) در محیط به همراه ذرات معلق، مثل دوده تحت تاثیر رطوبت و تولید اسید سولفوریک با ترکیبات آجر واکنش داده موجب تیره شدن، خوردگی سطح و یا با تولید نمک های محلول و تبلور آنها در زیر لایه سطحی موجب تاول زدگی سطح آجر می شوند. با انتقال این نمک ها در سطح، آثار شوره مشاهده می شود.

فرسودگی های ناشی از وزش باد :
علائم : سایش و کدورت سطوح
دلایل احتمالی : برخورد ذرات حمل شده به وسیله باد
فرایند فرسودگی : سطوحی که درمعرض وزش باد قرار می گیرند بسته به مدت زمان و شدن وزشباد می توانند کدر یا به طور کامل ساییده شوند. این عمل به صورت مکانیکی و در اثر برخورد ذرات شن و ماسه حمل شده با باد صورت می گیرد. بدنه هایی که دمای پخت پایین تری دارند به دلیل ضعف ساختاری بیشتر آسیب می بینند.
نیروی باد بستگی به عوامل محیطی مختلف مثل ناهمواری و شکل زمین، نحوه قرارگیری ساختمان هایمجاور و چگونگی نمای سازه دارد. در ارتفاعات بالتر این نیرو بیشتر و فرسایش سطوح مشهودتر است. علاوه بر این باد عاملی برای برخورد باران و نفوذ آن از طریق شکاف ها، ترک ها و منافذ به بافت سرامیک خواهد بود.
بادهای قوی مخرب و بادهای متوسط همراه با ذرات شن و ماسه موجب فرسایش و آسیب های سطحی هستند.
فرسودگی های ناشی از خوردگی فلزات :
علائم : لکه، ترک خوردگی، پوسته شدن

دلایل احتمالی : انتقال محصولات خوردگی به سطح، فشار ناشی از افزایش حجم محصولات خوردگی
فرایند فرسودگی : مجاورت اشیای فلزی، به ویژه بست ها، میخ ها و …. با بدنه های متخلخل مثل آجر و کاشی می تواند آسیب های بالا را به همراه داشته باشد. بدین ترتیب که نفوذ آب در دیواره ها موجب خوردگی سطح فلزات (مثل آهن و مس) و به وجود آمدن اکسیدهای فلزی می شود. با توجه به میزان تخلخل و قابلیت جذب آب مصالح مجاور، این مواد (اکسیدهای فلزی) در آنها نفوذ کرده و به صورت لکه های رنگی قهوه ای، سبز و آبی به روی سطح ظاهر می شوند. بست ها و گیره های برنجی می توانند لکه های مشابه با رنگ سبز مسی را به وجود آورند. گاه نیز با پیشرفت خوردگی و افزایش حجم محصولات، فشار وارد بر مصالح مجاور موجب پوسته شدن و ترک خوردگی آنها می شود.

فرسودگی های ناشی از ضعف تولید لعاب (۱) :
علائم : جوش زدگی، پوست پرتقالی، لعاب نگرفتگی
دلایل احتمالی : پخت بیش از حد لعاب، اکسیدهای رنگی و مواد آلی زیاد در ترکیب لعاب، زیادی ویسکوزیته لعاب

فرایند فرسودگی : ویسکوزیته لعاب در درجه حرارت پخت یکی از مهمترین ویژگی های لعاب است. بنابراین ویسکوزیته کم باعث شره کردن لعاب و ناصاف شدن سطح آن می شود، و برعکس ویسکوزیته زیاد در بالاترین درجه حرارت پخت مانع از خروج حباب های موجود در لعاب شده و سطح آن جوش دار (Blistering) می شود. این آسیب می تواند ناشی از پخت بیش از حد لعاب؛ آزاد شدن گازهای مختلف به وسیله بخی از اکسیدهای رنگی و مصرف زیاد مواد آلی در تزئینات فراورده های زیر رنگی نیز باشد.

در مواردی که ویسکوزیته لعاب آن قدر زیاد بوده که امکان خروج حباب ها از لعاب وجود نداشته باشد، فشار گازها ناهمواری هایی شبیه پوست پرتغال به وجود می آورد که به همین دلیل آسیب تحت عنوان پوست پرتغالی شدن لعاب نام برده می شود.

مهمترین عواملی که لعاب نگرفتگی یا گسیختگی لعاب می شوند عبارتند از : ترکیب نامناسب لعاب، آلوده بودن سطح بدنه به وسیله چربی، گرد و غبار، انقباض تر به خشک بیش از حد لعاب (ناشی از مصرف زیاد کائولن یا رس های خیلی پلاستیک)، خرد کردن بیش از حد مواد اولیه لعاب که موجب افزایش ذرات کلوئیدی و عدم اتصال صحیح بدنه و لعاب می شود، استفاده از موادی مثل اکسید روی که انقباض زیاد در هنگام پخت، همچنین وجود شوره در سطح بدنه و جلوگیری از اتصال بدنه و لعاب را به وجود می آورد.
فرسودگی های ناشی از ضعف مرحله تولید لعاب (۲) :

علائم : ترک خوردگی، پوسته شدن
دلایل احتمالی : عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی لعاب و بدنه
فرایند فرسودگی : در صورتی که ضریب انبساط حرارتی لعاب نسبت به بدنه زیاد باشد به دلیل تمایل بیشتر لعاب به جمع شدن (انقباض) در حین سرد شدن، تنش کششی روی آن و از طرف بدنه اعمال می شود که همین امر شبکه ای از ترک ها (Crazing) را در سطح لعاب ایجاد می کند.
وجود فلاکس های قلیایی زیاد در فرمولاسیون لعاب موجب انقباض بالای آن می شود. از طرف دیگر وجود مقادیر زیاد کوارتز (سیلیس) در بدنه و پخت آن در درجه حرارت های کم موجب انقباض بیشتر بدنه و تعدیل نیروی کششی وارد بر لعاب می شود، اما پخت آن در دمای بالا که فاز شیشه ای زیاد ایجاد می کند به دلیل عدم انقباض شیشه به هنگام سرد شدن، نیروی کشسی کاهش نخواهد یافت.

اگر ضریب انبساط حرارتی لعاب و بدنه نیز یکسان باشند از آنجا که لعاب قبل از بدنه تحت تاثیر تغییرات درجه حرارت محیط قرار می گیرد، بنابراین باز بعد از مدت کوتاهی به دلیل تنش کششی سطح لعاب ترک می خورد، اما پوسته شدت لعاب ناشی از کم بودن ضریب انبساط حرارتی لعاب نسبت به بدنه است که موجب تنش های فشاریروی لعاب می شود. از آنجا که لعاب ها مانند سایر فرآورده های سرامیکی تنش های فشاری را بهتر از تنش کششی تحمل می کنند اگر این فشار بیشاز حد باشد، لعاب به صورت پوسته از سطح بدنه جدا می شود. در موارد حاد، لعاب موجب خرد شدن بدنه می شود. این نوع شکستگی که بیشتر در لبه ها و سطوح انحنادار به وقوع می پیوندند در اصطلاح چین دار شدن (Chitterling) لبه گفته می شود.

بدنه هایی با مقادیر به نسبت زیاد کوارتز در موقع سرد شدن انقباض زیادی را به همراه دارند که لعاب تحت چنین فشاری پوست (Peeling, Scaling) می اندازد.
فرسودگی های ناشی از ضعف مرحله تولید لعاب (۲)

علائم : ناهمواری و پختگی رنگ ها
دلایل احتمالی : آماده سازی نامناسب رنگ لعاب، دمای پخت نامناسب
فرایند فرسودگی : لعاب های سیاه رنگ ترکیباتی هستند که کاتیون های دو ظرفیتی عناصر کبالت، منگنز، نیکل، آهن و یا مس و کاتیون های سه ظرفیتی آنها را عناصر آهن و کروم تشکیا می دهد. در ترکیب رنگ سیاه، لزومی ندارد تمامی کاتیون های مذکور وجود داشته باشند. این ترکیبات به طور معمول پس از کلسینه شدن و به نام جوهر سیاه استفاده می شوند. در لعاب سیاه ممکن است از خطوط اکسیدهای بالا (به صورت خام و کلسینه نشده) نیز استفاده شود. تجزیه بعضی از اکسیدهای خام مولد رنگ مثل اکسید منگنز در حین پخت و آزادکردن گازهای مختلف مثل اکسیژن می تواند موجب ایجاد حباب و ناهمواری و ریختگی سطح لعاب شود.
فرسودگی های ناشی از ضعف تولید لعاب (فرمولاسیون غلط) :
علائم : سوراخ و حفره های ریز، ترک خوردگی
دلایل احتمالی : نسبت نامناسب ترکیبات لعاب
فرایند فرسودگی : اگرچه وجود مقادیری کواترز خام در بدنه فوایدی همچون کاهش انقباض دارد، گاهی اوقات ممکن است سوراخ ها و گودی های کوچکی به صورت ترک های اولیه را ایجاد کند. مادامی که زمینه شیشه ای لعاب شروع به سرد شدن و گرفتن می کند، دانه های کوارتز نیز جمع شده که منتج به فواصلی بین این دانه ها وزمینه می شود. این درزها و فواصل به عنوان ترک های اولیه عمل می کنند.

ترک های اولیه ممکن است در مواردی نیز بر اثر رشد برخی از بلورها در لعاب به وجود آیند. به این ترتیب که مقادیر زیاد آهک در پخت لعاب، یا مقادیر کم آلومینا، موجب می شود که با سرد شدن لعاب (در مدت زمان کافی) ساختار بلوری در آن تشکیل شده ورشد کند. با انفصال زمینه شیشه ای و بلورها، حفره ها یا گودی ها به وجود می آیند که شروع شبکه ترک هاست.

فرسودگی های ناشی از عوامل بیولوژیکی (باکتری ها)در لعاب :
علائم : سیاه شدگی لعاب
دلایل احتمالی : حضور یون های سولفید در محیط، شرایط رشد باکتری
فرایند فرسودگی : در شرایط بی هوازی تخریب گیاهان و بافت های حیوانی اجازه رشد به گروهی از باکتریها را می دهد که می توانند سبب احیا و تبدیل ترکیبات سولفات به سولفید هیدروژن شوند. لعاب های سربی به ویژه لعاب های خام به دلیل وجود یون های سرب در شبکه مولکولی خود در ترکیب با سولفید هیدروژن به سولفید سرب سیاهرنگ را به وجود می آورند که سیاهی کامل یا تیرگی تزئینات لعاب را ایجاد می کند.

آشنایی با ابزارها و روش های دستگاهی، غیردستگاهی و میدانی روشهای آنالیز عنصری
جذب و نشر عنصری :
زمانی که اتم های مواد به وسیله امواج الکترومغناطیس واقع در ناحیه مرئی مورد تابش قرار گیرند الکترون های لایه خارجی آنها برخی از این طول موج ها را جذب کرده و سطح انرژی آنها بالا می رود. به هنگام بازگشت الکترو نهای تحریک شده به وضعیت اولیه طول موج هایی که جذب شده بودند به صورت تابش فوتون از دست می دهند.

این پدیده اساس کار دسگاههایی مانند طیف سنجی جذب اتمی (AAS) و پلاسمای جفت شده القایی (ICP) است. در دستگاه جذب اتمی (AAS) طول موجهای خاصی را به مواد تابانده که می تواند به وسیله اتم های خاصی نیز جذب شوند و همین امر موجب شناسایی آنها می شود. اما در دستگاه (ICP) بلعکس اتم های سازنده مواد را ابتدا تحریک کرده سپس به کمک پرتوهای تابش شده هر عنصر که دارای طول موج مشخصی هستند آنها را مورد شناسایی قرار می دهند. در ادامه هر کدام از این دستگاهها را به طور مجزا توضیح خواهیم داد.

طیف سنجی جذب اتمی AAS
طیف سنجی جذب اتمی (AAS) یکی از متداول ترین روش های تجزیه کمی عنصری است. اساس این روش همان طور که در بالا اشاره شد جذب فلوئورسنس بخارات اتمی است، بدین معنا که بخارات اتمی عناصر طول موج هایی را در ناحیه مرئی جذب می کنند که به هنگام تحریک الکترون لایه خارجی آنها و بازگشت به حالت پایه همان موج را نشر خواهند کرد.
مهمترین قسمت یک دستگاه جذب اتمی منبع تولید بخار اتمی نمونه یا تبدیل آن به اتم ها یا یون های گازی شکل آزاد است. از انواع این منابع می توان به شعله با سوخت های هوا استیلن یا نیترو – استیلین اشاره کرد.
نمونه موردنظر به صورت محلول و ذرات ریز و پراکنده به داخل شعله تزریق و در اثرحرارت به اتم های آزاد تبدیل می شود. در این مرحله نیاز به یک منبع تابشی است که بتواند طول موج هایی را به طرف نمونه ساطع کند تا به وسیله اتم های آزاد آن جذب شوند. برای این کار از لامپ های ماتدی توخالی هر عنصر استفاده می شود. لامپ کاتدی شامل یک کاتد از جنس فلز خالص (یا آلیاژ آن) و گاز پرکننده نئون است. طول موج ایجاد شده به وسیله لامپ همان طور موج عنصر سازنده کاتد است.

نور خارج شده از لامپ با عبور از داخل بخارات اتمی با عناصری از جنس عنصر لامپ کاتد جذب می شود، بنابراین وجود هر عنصر با طول موج های جذب شده آن تعیین می شود و مقدار آن متناسب با شدت نور جذب شده است. برای آنالیز کمی عناصر محلول های استاندارد با غلظت دلخواه و مشخص از عناصر تهیه و با دستگاه، آنالیز می شوند. تحت همان شرایط، نمونه مجهول نیز آنالیز و نتایج به دست آمده از نمونه های شاهد مقایسه و مقدار آنها اندازه گیری می شود.
این روشها تقریباً برای آنالیز عمصری تمامی انواع مواد شامل سرامیک ها، فلزات و آلیاژهای آنها، نمونه های زمین شناسی؛ بیولوژیکی، مصالح، محصولات نفتی و … کاربرد دارد.

از محدودیت های این روش، غیرقابل آنالیز بودن عنصاری است که قابل تبدیل به اتم های مجزا در شعله نباشند. این عناصر عبارتند از : Ce, Th, Nb, Nd, Pr, Ir, Gd, Hf, Zr, Nb, La, Ta, W , B, U .
برخی دیگر از عناصر هم که دارای خط طیفی خارج از ناحیه ۸۵۰ – ۱۹۰ نانومتر هستند مانند : Br, Cl, F, N, O, C, P, S, I. به طور مستقیم قابل شناسایی و اندازه گیری نیستند.

یکی از معایب این روش مخرب بودن آن است که نمونه جامد باید در حلالی حل شده و به صورت مایع درآید. دیگر آنکه در هر نوبت تجزیه فقط یک یا دو عنصر را می توان اندازه گیری کرد و برای هر کدام لامپ با طول موج مستقل لازم دارد. از طرف دیگر استفاده از طول موج یا لامپ مربوط به هر عنصر براساس حدسی است که متخصص درخصوص وجود یا عدم وجود آن عنصر در نمونه می زند.
پلاسمای جفت شده القایی ICP :

همانطور که در ابتدای این مطلب اشاره شد زمانی که الکترون های لایه خارجی عناصر تحریک شوند (به سطح انرژی بالاتر بروند) به هنگام بازگشت به حالت پایه پرتوهایی را نشر می کنند که دارای طول موج های خاص آن عنصر است. در دستگاه ICP مواد را به صورت اتم های آزاد در آورده سپس با تحریک الکترون های آنها تابش نشر شده را ثبت و با مقایسه با طول موج های هر عنصر آنها را مورد شناسایی قرار می دهند. به این منظور، ابتدا نمونه مورد آنالیز را به صورت محلول همراه با گاز آرگون (به عنوان حامل) وارد محیط پلاسما می کنند. منظور از محیط پلاسما، بخارات گاز آرگون است که در میدان مغناطیسی حاصل از

فرکانس های رادیویی یونیزه شده و با تغییر جهت میدان مغناطیسی این ذرات شتاب پیدا کرده و باعث یونیزاسیون بشتر می شوند. اتم های محلول مورد آزمایش در اثر حرارت بالای این محیط به شکل خنثی یا یونی (دارای بار الکترونی) تحریک می شوند و شروع به تابش فوتون با طول موج های خاصی می کنند. این فوتون ها در نهایت به صورت پالس های الکتریکی تبدیل شده و طیف حاصل از پردازش آنها به وسیله کامپیوتر نمایش داده می شود.
آنالیز کمی این دستگاه نیز مانند دستگاه جذب اتمی براساس شدت تابش های ساطع شده از هر عنصر صورت می گیرد.

این دستگاه برخلاف دستگاه جذب اتمی قابلیت آنالیز چند عنصر را به طور همزمان دارد و قدرت تشخیص آن خیلی بیشتر است (در حد قسمت در بیلیون ppb ) و معمولاً برای تعیین عناصر کم مقدار مورد استفاده قرار می گیرد.
آنالیز عنصری با روش ICP برای هر نمونه جامد یا مایعی که بتواند به صورت محلول در آمده و داخل پلاسما وارد شود، قابل استفاده است. این نمونه های می توانند آلیاژهای فلزی، مواد سرامیکی، پلیمرها، نمونه های زمین شناسی و … باشند.
مقدار نمونه برای آنالیز بستگی به غلظت پیش بینی شده عناصر آن دارد و معمولاً چند میلی گرم آن برای آماده سازی و تجزیه کتفی است.
طیف سنجی فلئورسنس اشعه ایکس XRF :
این روش برای آنالیز عنصری و به طور نیمه کمی مورد استفاده قرار می گیرد. هنگامی که اتم های ماده ای به وسیله ذرات پرانرژی مانند الکترون یا پروتون یا فوتون های اشعه ایکس بمبارات می شوند این امکان وجود دارد که الکترون از یکی از لایه های داخلی اتم ها کنده شود. این جای خالی بلافاصله به وسیله یک الکترون از لایه بالاتر (پرانرژی تر) پر می شود. این پرتوها که تحت عنوان پرتوهای اشعه ایکس مشخصع نام برده می شوند برای هر عنصر مخصوص به آن هستند، بنابراین انرژی یا طول موج های نشر شده پرتوهای ایکس مبنایی برای تجزیه کیفی مواد قرار می گیرند.
از طرف دیگر مقایسه شدت پرتوهای ایکس نشرشده از ماده مجهول با نمونه های شاهد و استاندارد تجزیه کمی آن را نیز عملی می سازد. میزان شباهت بین نمونه مجهول و نمونه های استاندارد، نقش مهمی در میزان دقت یا خطای آزمایش خواهد داشت. به دلیل دشواری تهیه استانداردهای مشابه با نمونه های تاریخی از نظر بافت و همگونی انجام آنالیز کمی با این روش را مشکل یا همراه با خطا می کند. به همین دلیل از آن به عنوان روش کیفی و نیمه کمی نام برده می شود.
نمونه های مورد آزمایش می تواند به شکل پودر، محلول، ورقه، لایه و … باشند و معمولاً از بین نرفته و پس از طیف گیری قابل بازیابیاند. به علت محدودیت عمق نفوذ اشعه ایکس به ویژه در ناحیه طول موج های بلند لایه های سطحی بایستی نماینده کل نمونه مورد آزمایش باشند. به عبارتی دیگر باید سعی کرد نمونه به طور کامل یکنواخت یا همگن تهیه و آماده سازی شود.
این دستگاه می تواند همه عناصر با عدد اتمی ۱۱ به بالا را شناسایی کند و به طور معمول در کنار روش های کانی شناسی، مانند پراش پرتو ایکس و پتروگرافی به صورت مکمل استفاده می شود. از انواع نمونه هایی که به وسیله این روش می توانند مورد آزمایش قرار گیرند، می توان سنگ ها، سرامیک ها، آلیاژهای فلزی و محصولات خوردگی آنها، خاک، انواع ملات و اندود (نقاشی های دیواری و …. ) را می توان نام برد.
نوع قابل حمل این دستگاه نیزوجود دارد که می تواند در محل و به طور مستقیم آثار را مورد آنالیز قرار دهد. این عمل بدون انجام نمونه برداری و به طور غیرتخریبی صورت می گیرد.
همان طور که در بالا ذکر شد در این دستگاه تحریک الکترون ها به وسیله پرتوهای اشعه ایکس صورت می گیرد، در صورتی که این عمل با ذرات باردار، مانند پرتون ها انجام می شود روش آزمایشی پیکسی (PIXE) نامیده می شود.
تشر پرتوهای ایکس به وسیله تحریک ذره ای PIXE :
بمباران اتم های ماده به وسیله ذرات پرانرژی، مثل الکترون ها یا پرتون ها می تواند موجب کنده شدن الکترون های لایه های داخلی اتم شده و جابجایی الکترون های لایه های بعدی به منظور پرکردن جای خالی به وجود آمده، منجر به نشر پرتوهای اشعه ایکس مشخصه برای هر عنصر می شود. عمل بمباران نمونه در دستگاه پیکسی با پروتون ها صورت می گیرد.
عمل آنالیز در این دستگاه درمحیط خلاء صورت می گیرد که این امر موجب می شود که انرژی ذخیره شده با پرتون های ورودی در نمونه نتواند موجب تخریب سطحی آنها شود، بنابراین بکارگیری سیستم های حاوی پرتوهای خارجی که در آنها نمونه در اتمسفر هوا یا هلیم نگهداری شود می تواند از گرم شدن زیاد سطح و آسیب آن جلوگیری کند.