تبدأ بيانات نفاذ الأكسجين الموثوقة بحساس مُعاير على نحو صحيح. بالنسبة إلى فرق مراقبة الجودة والسلامة التي تختبر مواد التغليف، لا يقتصر السؤال على ما إذا كان الجهاز يعطي قراءة، بل يشمل مدى موثوقية هذه القراءة عند اعتماد مادة أو رفضها أو التحقيق فيها. يستخدم جهاز اختبار نفاذية الأكسجين وفق ASTM F1927 كاشفًا كولومتريًا لقياس الأكسجين النافذ عبر عينة حاجزة في ظروف مضبوطة، بما فيها الرطوبة النسبية.

يصف ASTM F1927 طريقة اختبار، وليس جدول صيانة موحدًا يصلح لكل جهاز. ويجب قراءة أحكام المعايرة الواردة فيه بالاقتران مع الإصدار المعمول به من المواصفة وتعليمات الشركة المصنّعة للجهاز. عمليًا، يربط برنامج المعايرة القابل للتدقيق استجابة الكاشف بمرجع مناسب، ويفحص نظام الاختبار المحيط، ويوثق الظروف التي تكون النتائج صالحة فيها.

ما الذي تتطلبه ASTM F1927 عمليًا؟

تتناول ASTM F1927 تحديد معدل انتقال غاز الأكسجين والنفاذية ومعامل النفاذ عبر المواد الحاجزة عند رطوبة نسبية مضبوطة، باستخدام كاشف كولومتري. ويُعد الحساس جزءًا من نظام قياس متكامل: يمر الأكسجين عبر عينة مثبتة، وينتقل إلى الكاشف، وينتج استجابة تُستخدم لحساب نتيجة الانتقال.

تحدد المعايرة العلاقة بين إشارة الكاشف وكمية أكسجين معلومة أو استجابة مرجعية. ويجب على المختبر اتباع نهج المعايرة المحدد في إصدار ASTM F1927 الذي يستخدمه، إلى جانب التعليمات المعمول بها للطراز المحدد من الجهاز. ولا ينبغي افتراض الإجراء الدقيق أو المرجع أو الحسابات أو التواتر من عنوان المواصفة أو من طراز آخر لجهاز الاختبار.

من الناحية التشغيلية، يتناول البرنامج السليم الأسئلة التالية:

• هل تم تحديد استجابة الكاشف أو التحقق منها بالرجوع إلى مرجع مناسب وموثق؟
• هل إعدادات الجهاز والظروف البيئية مناسبة للقياس المقصود؟
• هل تمت السيطرة على التسربات والأكسجين الخلفي والعوامل الأخرى المؤثرة في النظام؟
• هل سُجلت نتائج المعايرة وقرارات القبول والإجراءات التصحيحية؟

تدعم هذه الأسئلة تطبيق الطريقة على نحو موثوق، لكنها لا تحل محل بنودها المعيارية التفصيلية. وينبغي للفرق التي تستعد للتدقيق الرجوع إلى نسخة مضبوطة من إصدار ASTM المعمول به، والتمييز بين صياغته الإلزامية وإجراءات المختبر الخاصة بها.

كيفية معايرة الحساس الكولومتري

يستجيب كاشف الأكسجين الكولومتري للأكسجين الذي يدخل تيار القياس عبر تفاعل كهروكيميائي. ومن الناحية المثالية، ترتبط الإشارة بكمية الأكسجين الواصلة إلى الخلية. لكن المختبر يحتاج عمليًا إلى إثبات أن ترتيب القياس الكامل يعطي استجابة صالحة ضمن نطاق الاستخدام.

بحسب الجهاز والطريقة المعمول بها، قد تشمل المعايرة أو التحقق استخدام مادة مرجعية أو إدخال كمية معلومة من الأكسجين أو اتباع نهج موثق آخر تحدده الشركة المصنّعة وتسمح به المواصفة. ولا ينبغي التعامل مع هذه الأساليب على أنها قابلة للتبادل من دون التحقق من الإجراء الحاكم. فقد يقيّم إدخال كمية معلومة من الغاز الكاشف ومسار التدفق بطريقة تختلف عن اختبار غشاء مرجعي داخل الخلية.

على سبيل المثال، يمكن لغشاء مرجعي ذي قيمة موثقة لانتقال الأكسجين أن يوفر فحصًا مفيدًا للنظام في ظروف محددة. ويقارن المختبر النتيجة المقاسة بالقيمة المرجعية المحددة، مع مراعاة وثائق المرجع وظروف الاختبار وعدم اليقين في القياس. وإذا اختلفت القيم، فهذا سبب للتحقيق، وليس سببًا تلقائيًا لضبط الحساس.

قبل استخدام أي مرجع، تحقق من ملاءمة قيمته لدرجة حرارة الاختبار ورطوبته، ومن سلامة حالته وظروف تخزينه، ومن صلة نطاق انتقاله المحدد بالمواد قيد الاختبار. قد لا تكون القيمة المرجعية المستمدة من ظروف مختلفة هدفًا صالحًا. كما قد تتلف المواد المرجعية أو تتلوث أو تتغير بسبب سوء التعامل معها.

المعايرة ليست هي التحقق

غالبًا ما يُستخدم هذان المصطلحان على نحو غير دقيق، لكن التمييز بينهما مهم في التدقيق. تحدد المعايرة العلاقة بين مرجع وقراءة الجهاز، ولا تستلزم بالضرورة تغيير إعداد في الجهاز. أما الضبط فيغير الجهاز لتقريب استجابته من القيمة المستهدفة. ويتحقق التحقق مما إذا كانت المتطلبات المحددة مستوفاة.

قد يتحقق المختبر من الأداء بين عمليات المعايرة الرسمية، مثلًا باختبار مادة مرجعية مناسبة وفقًا لإجراءاته. ويعزز اجتياز التحقق الثقة بالنظام في ذلك الوقت، لكنه لا يحل تلقائيًا محل المعايرة التي تتطلبها الطريقة أو الشركة المصنّعة أو نظام الجودة في المختبر.

ظروف الاختبار جزء من قرار المعايرة

تكتسب ASTM F1927 أهمية خاصة عندما تكون الرطوبة النسبية عاملًا مؤثرًا. إذ تستجيب بعض المواد الحاجزة للرطوبة بدرجة كبيرة، ولذلك قد لا تعكس النتيجة المحققة في ظروف جافة الأداء عند رطوبة نسبية أعلى. وهذا يجعل العلاقة بين ظروف المرجع وظروف الاختبار المقصودة أمرًا مهمًا.

لنفترض أن فريق جودة يقارن غشاءً جديدًا عالي الحاجزية بمادة معتمدة. إذا أُجري فحص المرجع عند مستوى رطوبة معين، بينما اختُبرت عينات الإنتاج عند مستوى آخر، فلا ينبغي للفريق افتراض استمرار التطابق نفسه. وينبغي للمختبر اتباع الإجراء المعتمد للظروف المقصودة والتحقيق في أي اختلافات تعتمد على الظروف.

تستحق العوامل التالية الانتباه عند تفسير نتائج المعايرة والتحقق:

• درجة الحرارة: قد تؤثر درجة الحرارة في سلوك انتقال المادة وأداء الجهاز. تحقق من الاستقرار واستخدم الشرط المحدد للاختبار.
• الرطوبة النسبية: تحقق من ظروف الرطوبة على جانبي العينة المعنيين، وفقًا لما تحدده الطريقة وترتيب الاختبار. وقد يستغرق تكييف العينة وتحقيق الاتزان وقتًا.
• غاز الحمل والتدفق: قد تؤثر جودة الغاز وإعدادات التدفق والتسربات في كمية الأكسجين الواصلة إلى الكاشف. استخدم الإمدادات والإعدادات المحددة للجهاز.
• الخلفية واستجابة الصفر: قد يكون للأكسجين المتبقي أو التلوث أو عدم استقرار خط الأساس أثر كبير، خصوصًا عند قياس معدلات انتقال منخفضة جدًا.
• تثبيت العينة: قد تؤثر موانع التسرب والمساحة المكشوفة والتجاعيد والتلف في النتيجة المقاسة، حتى عندما يعمل الكاشف نفسه على نحو سليم.

إن عرض الرطوبة أو نقطة ضبط درجة الحرارة وحدهما لا يثبتان وصول العينة إلى حالة الاتزان. ويحتاج المختبر إلى طريقة لتحديد الوقت الذي يصبح فيه النظام والعينة جاهزين لقياس صالح.

ما الذي قد يحدث عند فشل فحص المرجع؟

قد يكون فشل الفحص محبطًا، ولا سيما عندما تكون عينات الإنتاج بانتظار اعتمادها. وقد يكون من المغري إعادة المعايرة فورًا ومتابعة العمل. لكن الضبط من دون تحقيق قد يخفي تسربًا أو تلفًا في المرجع أو مشكلة في إعداد الاختبار.

ابدأ بالتحقق من هوية المرجع وقيمته المحددة وتاريخ انتهاء صلاحيته أو صلاحيته للاستخدام، عند الاقتضاء، وظروف الاختبار. ثم راجع خط الأساس وسجل الجهاز الحديث. هل فُتحت الخلية لأعمال الصيانة؟ هل تغير مصدر غاز الحمل؟ هل توجد علامات على تآكل موانع التسرب أو طول غير معتاد في فترة الاستقرار؟

إذا بقيت المشكلة دون حل، فاعزل مصدرها باستخدام تعليمات استكشاف الأعطال وإصلاحها الخاصة بالشركة المصنّعة وإجراء المختبر. فقد يكون السبب في الكاشف أو مسار الغاز أو الضوابط البيئية أو تثبيت العينة أو المرجع نفسه. وثّق أي ضبط أو إصلاح، ثم نفّذ الفحوص المطلوبة قبل إعادة النظام إلى الخدمة.

ينبغي لموظفي الجودة أيضًا تقييم النتائج التي أُنتجت منذ آخر فحص مقبول. ويتوقف النطاق المناسب للمراجعة على طبيعة الإخفاق والمخاطر التي تهدد قرارات المنتج وإجراءات الجودة في المختبر. وفي تطبيقات التغليف الدوائي وغيرها من تطبيقات التغليف الوقائي، قد يتطلب هذا التقييم التنسيق مع الفريق المسؤول عن اعتماد المواد.

تواتر المعايرة: ما الذي ينبغي للمختبر اعتماده؟

لا تفترض أن ASTM F1927 تحدد فترة واحدة ملائمة لكل جهاز اختبار نفاذية الأكسجين ولكل تطبيق. تحقق من الإصدار المعمول به لمعرفة أي متطلبات للمعايرة أو الفحص، ثم أدرج توصيات الشركة المصنّعة للجهاز والتزامات نظام الجودة في المختبر.

ينبغي أن يعكس الجدول الناتج طريقة استخدام الجهاز. فقد يستدعي جهاز اختبار كثير الاستخدام، أو نظام يقيس قريبًا من الحد الأدنى لنطاقه، أو عملية ذات حدود اعتماد صارمة، إجراء فحوص أداء أكثر تواترًا من جهاز يُستخدم على نحو أقل لأغراض الفحص الأولي. وينبغي أن يستند تحديد الفترة إلى سجل الجهاز والاستقرار الملحوظ وتبعات النتيجة غير الموثوقة، لا أن يُختار لمجرد ملاءمته.

قد يلزم إجراء فحوص إضافية بعد استبدال الحساس، أو إصلاحات في مسار الغاز، أو نقل الجهاز، أو إيقافه مدة طويلة، أو ملاحظة سلوك غير متوقع لخط الأساس، أو فشل اختبار مرجعي. وينبغي أن يحدد إجراء المختبر الأحداث التي تستلزم الفحص، ومعايير القبول، والجهة المخولة بالسماح باستئناف الاختبار.

السجلات التي تجعل بيانات انتقال الأكسجين قابلة للدفاع عنها

بالنسبة إلى مدير الجودة أو السلامة، تتضح قيمة المعايرة أكثر عندما تُطعن في نتيجة. وينبغي أن يتيح السجل الكامل لشخص مدرّب آخر فهم ما جرى فحصه، والإجراء المتبع، وما إذا كان الجهاز صالحًا للاستخدام.

وبحسب نظام المختبر، احتفظ بما يلي:

• تعريف الجهاز، وتعريف الكاشف عند الاقتضاء، وتاريخ المعايرة.
• إصدار ASTM F1927 المعمول به، وإجراء الجهاز، وأي تعليمات عمل داخلية.
• تعريف المرجع وقيمته المحددة ومصدر وثائقه ومعلومات التتبع المترولوجي عند توفرها.
• ظروف الاختبار والإعدادات والملاحظات والنتائج المقاسة ذات الصلة.
• معايير القبول وقرار النجاح أو الإخفاق والشخص المسؤول عن المراجعة.
• عمليات الضبط والإصلاح ونتائج التحقيق وتقييم النتائج التي قد تكون تأثرت.

ينبغي دعم التتبع المترولوجي بوثائق المرجع، لا افتراضه استنادًا إلى ملصق المورد. وعندما يكون عدم اليقين ذا صلة بالقرار، ينبغي للمختبر فهم عدم اليقين المرتبط بالمرجع وبعملية القياس لديه. وتستدعي القيمة القريبة من حد القبول اهتمامًا أكبر مما قد يوحي به مجرد تصنيفها ناجحة أو فاشلة.

أسئلة ينبغي طرحها عند اختيار جهاز اختبار نفاذية الأكسجين وفق ASTM F1927

ينبغي النظر في المعايرة قبل وصول الجهاز إلى المختبر، لا بعد أول تدقيق. وعند مقارنة المعدات المخصصة للأغشية البلاستيكية أو المواد عالية الحاجزية أو مواد التغليف الدوائي، اطلب من المورد توضيح كيفية معايرة الطراز المحدد وكيفية التحقق من أدائه في ظروف الاختبار المقصودة.

تشمل الأسئلة المفيدة: ما المراجع أو المدخلات المعلومة المستخدمة؟ ما الظروف التي يمكن التحكم فيها وتسجيلها؟ ما أعمال الصيانة التي تؤثر في حالة المعايرة؟ كيف تتم معالجة عدم استقرار خط الأساس والتسربات وفشل الفحوص؟ اطلب الوثائق ذات الصلة، وتأكد من توافق الإجراء المقترح مع إصدار ASTM F1927 الذي يتبعه مختبرك.

تطوّر شركة Paratronix Instruments Co., Ltd. أجهزة اختبار التغليف وتوفرها، إلى جانب حلول اختبار التغليف لتطبيقات تشمل المواد البلاستيكية وعالية الحاجزية ومواد التغليف الدوائي. وعند مناقشة إعداد اختبار الأكسجين، فإن تزويد المورد بنوع المادة ونطاق القياس المتوقع وظروف الرطوبة وقرار الجودة المقصود يساعد على تركيز النقاش على إجراء يستطيع المختبر تطبيقه والمحافظة عليه عمليًا.

الخلاصة واضحة: لا تكون معايرة الحساس ذات معنى إلا في سياق نظام اختبار مضبوط. ومن خلال الجمع بين متطلبات ASTM المعمول بها والمراجع المناسبة والظروف المستقرة والسجلات الواضحة، يستطيع المختبر جعل نتائج انتقال الأكسجين أكثر فائدة للقرارات التي تعتمد عليها.