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使用掃描式電子顯微鏡(SEM)進行有效的石綿分析

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石棉由於抗火性、吸音性、抗拉強度和低廉的價格,在19世紀初被大量的開採。

石棉早已使用於瀝青、剎車片、電絕緣體、防火服、工業織品和其他日常用品中,在奧地利工程師Ludwig Hatschek發明了第一個石棉水泥後,開啟了石棉的黃金時代。

特別是石棉的輕盈性和彈性,在建築工程領域和石棉水泥工廠中掀起了一場真正的革命,席捲全球。

 

諷刺的是,在20世紀後期,石棉其持久的特性而被認為是永恆的材料。然而言之過早,一些研究將石棉纖維的釋放與肺癌、間皮瘤和慢性炎性疾病(後來稱之為石棉肺症)聯繫在一起。

因為風蝕、火災、建築物倒塌和材料老化將石棉纖維釋放到空氣中,公眾開始關注到石棉的危害,石棉材料在一些國家開始被禁止使用。

但是為時已晚:石棉無處不在。 據統計,1973年,美國用於各種用途的石棉消費量為804,000噸。2003年,有17個國家正式禁止使用石棉材料。迄今為止,美國在某些產品的生產中仍允許使用1%的石棉。

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圖1. 全球開採石棉的趨勢。時至今日,某些國家仍在開採石棉,對於工人面臨嚴重的健康威脅。

 

石棉的種類

許多工廠持續生產這種石棉材料,對接觸石棉纖維的生產線的人員造成了不可逆的傷害。在某些國家,石棉材料仍被廣泛生產和使用,尤其是屋頂塗料。

下表列出六種不同種類的石棉:它們都是致癌物質,並且對人類的健康構成了非常嚴重的威脅。

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圖2. 六種不同種類的石棉分子式

Chrysotile 和 Amphibole類別(包括Crocidolite和Anthophyllite)分佈最廣,不僅存在於建築材料中,而且存在於幾種織物和粘合材料中。

 

為何掃描式電子顯微鏡SEM對石棉檢測至關重要?

世界各地的政府正在積極進行檢測、鑑定和回收所有含石棉磚的工作。但是,石棉纖維的檢測並不容易,必須透過複雜的分析才能確定受污染的部位。

 

如果懷疑存在石棉,則需由專業人員配備適當的防護用具進入潛在危險區域收集樣本(依現場情況採集氣體或固體),並使用掃描式電子顯微鏡進行分析。

 

樣品可經由接觸或是專門的幫浦來收集,這些幫浦必須運行數小時後才能使樣品具有參考價值。

空氣通過具有小孔的金箔,藉由金箔的過濾,並透過靜電作用收集顆粒和纖維。

 

接著,針對經過過濾的一小部分樣品進行分析,搜索細至3μm和短至5μm的石棉纖維(按比例,平均人發直徑為70μm)。

 

然後,檢測人員將仔細觀察圖像並執行能量光譜分析(EDX),以獲取可疑纖維的化學成分。若發現鈉、鈣、鎂和鐵的存在與硅以特定比例的組合,將觸發警報。

 

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圖3:石棉分析過程中處理的圖像示例。 背景為帶有小孔的薄金箔,可讓空氣通過。

所有顆粒和纖維都被過濾器收集,並因靜電相互作用而保留在原位。

分析結束後,會評估石棉的總含量,將與規範定義的標準值進行比較(各國之間略有不同)。 如果石棉濃度超過一定值,則必須進行高專業的進行清理。
石棉回收程序非常昂貴且耗時,以致於許多人沒有意識這種有毒物質的存在,尚未意識到他們所面臨的風險。

 

當檢測到石棉痕跡時,可以採用兩種可能的解決方案:

1. 可以對材料進行塗層,以保護暴露於風化的表面。 這不是可靠的方式,但是相對便宜並且可以快速應用。

2. 該材料可以完全清除,但需要訓練有素的人員和安全措施,以防止纖維釋放到空氣中。

 

用SEM進行石棉分析

通過下載RPS案例研究,詳細了解如何借助掃描電子顯微鏡(SEM)有效檢測和鑑定石棉。在此案例研究中,RPS(一家專門從事快速風險評估和現場測量檢查的荷蘭公司)介紹了他們如何使用SEM改進和加速風險評估。

 

 

作者介紹

Luigi Raspolini

Luigi Raspolini是Thermo Fisher Scientific Phenom 桌上型電子顯微鏡SEM的應用工程師。Luigi一直在探索新的材料表徵,表面粗糙度測量和成分分析的方式。他熱衷於提升用戶體驗,並提供每種樣本進行成像的最佳方法。

 

原文網址: https://blog.phenom-world.com/asbestos-analysis-sem-microscope

RPS案例: https://discover.phenom-world.com/case-study-mobile-sem-risk-verdict-assessments

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