能量色散X熒光光譜儀在RoHS行業(yè)的應(yīng)用

背景

近幾年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，電子電氣產(chǎn)品引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越受重視。關(guān)于在電子電氣產(chǎn)品上限制使用某些有害物質(zhì)，已經(jīng)成為各國(guó)在環(huán)保領(lǐng)域采取的新舉措，紛紛推出強(qiáng)制性的技術(shù)法規(guī)。

什么是RoHS

RoHS是由歐盟于2003年1月立法制定的一項(xiàng)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，主要用于規(guī)范電子電氣產(chǎn)品的材料及工藝標(biāo)準(zhǔn)，目的在于消除電子電氣產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚等有害物質(zhì)。

2015年6月4日，歐盟公報(bào)(OJ)發(fā)布RoHS2.0修訂指令(EU)2015/863，正式將DEHP、BBP、DBP、DIBP列入附錄II 限制物質(zhì)清單中，至此附錄II共有十項(xiàng)強(qiáng)制管控物質(zhì)。詳見(jiàn)下表：

限制物質(zhì)	限量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）
鉛（Pb）	0.1%
汞（Hg）	0.1%
鎘（Cd）	0.01%
六價(jià)鉻（Cr VI）	0.1%
多溴聯(lián)苯（PBB）	0.1%
多溴聯(lián)苯醚（PBDE）	0.1%
鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）	0.1%
鄰苯二甲酸甲苯基丁酯（BBP）	0.1%
鄰苯二甲酸二丁基酯（DBP）	0.1%
鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）	0.1%

什么是X熒光光譜儀

X熒光光譜儀（XRF）是由激發(fā)源（X射線管）和探測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。其工作原理是：X射線管通過(guò)產(chǎn)生入射X射線（一次X射線），來(lái)激發(fā)被測(cè)樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì)放射出二次X射線，并且不同的元素所放射出的二次X射線具有特定的能量特性或波長(zhǎng)特性。探測(cè)系統(tǒng)測(cè)量這些放射出來(lái)的二次X射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測(cè)系統(tǒng)所收集到的信息轉(zhuǎn)換成樣品中各種元素的種類及含量。

元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內(nèi)層電子的躍遷，同時(shí)發(fā)射出具有一定特殊性波長(zhǎng)的X射線，因此,只要測(cè)出熒光X射線的波長(zhǎng)或者能量,就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外,熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。

X熒光光譜儀有多種，以能量色散（ED-XRF）和波長(zhǎng)色散（WD-XRF）兩類為主。

       能量色散熒光光譜儀

能量色散法是將X射線激發(fā)被測(cè)所有元素的熒光簡(jiǎn)單過(guò)濾后，全部進(jìn)入到檢測(cè)器中，利用儀器和軟件來(lái)分出其中的光譜。如測(cè)的為元素周期表中相鄰的兩個(gè)元素，會(huì)因光譜重疊而產(chǎn)生測(cè)量誤差。能量色散型儀器大的優(yōu)點(diǎn)是不破壞被測(cè)的材料或產(chǎn)品，也不需要專業(yè)人員操作，缺點(diǎn)是對(duì)鉻和溴是總量測(cè)定（一般不影響使用，因?yàn)楹芏嗲闆r可以判定，如測(cè)鉻總量超標(biāo)，常可知是不是六價(jià)鉻超標(biāo)，特別是溴，如被作為阻燃劑加入，不管是那種溴，總量超標(biāo)就不合格）。

X熒光光譜儀的

1、 分析速度快。測(cè)定用時(shí)與測(cè)定度有關(guān)，但一般都很短，2～5分鐘就可以測(cè)完樣品中的全部待測(cè)元素。

2、X射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無(wú)關(guān)，而且跟固體、粉末、液體及晶質(zhì)、非晶質(zhì)等物質(zhì)的狀態(tài)也基本上沒(méi)有關(guān)系。（氣體密封在容器內(nèi)也可分析）但是在高分辨率的測(cè)定中卻可看到有波長(zhǎng)變化等現(xiàn)象。特別是在超軟X射線范圍內(nèi)，這種效應(yīng)更為顯著。波長(zhǎng)變化用于化學(xué)位的測(cè)定 。

3、非破壞分析。在測(cè)定中不會(huì)引起化學(xué)狀態(tài)的改變，也不會(huì)出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同一試樣可反復(fù)多次測(cè)量，結(jié)果重現(xiàn)性好。

4、X射線熒光分析是一種物理分析方法，所以對(duì)在化學(xué)性質(zhì)上屬同一族的元素也能進(jìn)行分析。

5、分析度高。

6、制樣簡(jiǎn)單，固體、粉末、液體樣品等都可以進(jìn)行分析。

       五、X熒光光譜儀在RoHS檢測(cè)上的應(yīng)用

目前，許多電子電氣企業(yè)基本采用以下兩種方法解決產(chǎn)品的RoHS檢測(cè)：一是采用外送檢測(cè)機(jī)關(guān)，這種方法一般檢測(cè)時(shí)間很長(zhǎng)，一個(gè)樣品六項(xiàng)指標(biāo)全部檢測(cè)完需要7個(gè)工作日，且樣品抽樣量過(guò)小，這樣造成測(cè)試成本過(guò)高；二是自建實(shí)驗(yàn)室 ，實(shí)驗(yàn)室建造成本很高，動(dòng)輒都要百萬(wàn)元以上，同時(shí)需要配備多名專業(yè)人員，人工成本也是個(gè)不小的數(shù)目。

我國(guó)制訂的標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11365-2006《電子信息產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)方法》，對(duì)RoHS要求中有害元素測(cè)試方法給予了限定，其中X射線熒光光譜法作為一種快捷、方便的方法被制定為快速篩選方法。

歐盟海關(guān)為了提高通關(guān)檢測(cè)效率，目前在電子電氣產(chǎn)品RoHS檢測(cè)上大多采用X熒光光譜檢測(cè)方法，對(duì)于X熒光光譜檢測(cè)合格的產(chǎn)品，基本可以快速放行。所以企業(yè)購(gòu)置X熒光光譜儀可以模擬歐盟的通關(guān)篩選過(guò)程，從而規(guī)避一些通關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。另外現(xiàn)在可以檢測(cè)RoHS的X熒光光譜儀價(jià)格基本在10—50萬(wàn)元左右，這比起自建一個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室或者長(zhǎng)期送檢的費(fèi)用要少很多，可以大大節(jié)省企業(yè)成本。

     六、檢測(cè)儀器

RoHS檢測(cè)儀器EDX1800B

 

 

應(yīng)用領(lǐng)域

 

RoHS檢測(cè)分析 
地礦與合金（銅、不銹鋼等）成分分析 
金屬鍍層的厚度測(cè)量、電鍍液和鍍層含量的測(cè)定 
、鉑、銀等貴金屬和各種飾的含量檢測(cè) 
主要用于RoHS指令相關(guān)行業(yè)、貴金屬加工和飾加工行業(yè)；銀 
行，飾銷售和檢測(cè)機(jī)構(gòu)；電鍍行業(yè)

 

性能

 

下照式：可滿足各種形狀樣品的測(cè)試需求 
準(zhǔn)直器和濾光片：多種準(zhǔn)直器和濾光片的電動(dòng)切換，滿足各種測(cè)試方式的應(yīng)用 
移動(dòng)平臺(tái)：精細(xì)的手動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，方便定位測(cè)試點(diǎn) 
高分辨率探測(cè)器：提高分析的準(zhǔn)確性 
新一代的高壓電源和X光管：性能穩(wěn)定可靠，高達(dá)50W的功率實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)試效率 
檢測(cè)75種元素·1ppm檢出限·重復(fù)性0.05%·穩(wěn)定性0.05%
新一代光管良好的屏蔽作用，X射線的輻射水平與普通大氣環(huán)境狀態(tài)下相等 
性能穩(wěn)定可靠，高達(dá)50W的功率實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)試效率 
儀器上蓋的測(cè)試自鎖和高壓電源緊急鎖功能，帶給您防護(hù)

 

技術(shù)參數(shù)

 

元素分析范圍：硫（S）~ 鈾（U） 
分析檢出限：1ppm
分析含量：ppm ~ 99.99％ 
任意多個(gè)可選擇的分析和識(shí)別模型 
相互的基體效應(yīng)校正模型 
多變量非線性回歸程序 
溫度適應(yīng)范圍：15℃ ~ 30℃ 
電源：交流220V±5V，建議配置交流凈化穩(wěn)壓電源 
能量分辨率：144±5eV
樣品腔尺寸：439mm×300mm×50mm
儀器尺寸：550mm×410mm×320mm
儀器重量：45kg

 

儀器配置

 

移動(dòng)樣品平臺(tái) 
移動(dòng)樣品平臺(tái) 
信噪比增強(qiáng)器 
SDD探測(cè)器 
信號(hào)檢測(cè)電子電路 
高低壓電源 
大功率X光管 
計(jì)算機(jī)及噴墨打印機(jī)