X熒光光譜儀在RoHS檢測上的應用

 一、背景

      近幾年來(lái)，隨著(zhù)人們環(huán)保意識的不斷提高，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)成為各國在環(huán)保領(lǐng)域采取的新舉措，紛紛推出強制性的技術(shù)法規。

     二、什么是RoHS

     RoHS是由歐盟于2003年1月立法制定的一項強制性標準，主要用于規范電子電氣產(chǎn)品的材料及工藝標準，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(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共有十項強制管控物質(zhì)。詳見(jiàn)下表：

      三、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(xiàn)管）和探測系統構成。其工作原理是：X射線(xiàn)管通過(guò)產(chǎn)生入射X射線(xiàn)（一次X射線(xiàn)），來(lái)激發(fā)被測樣品。受激發(fā)的樣品中的每一種元素會(huì )放射出二次X射線(xiàn)，并且不同的元素所放射出的二次X射線(xiàn)具有特定的能量特性或波長(cháng)特性。探測系統測量這些放射出來(lái)的二次X射線(xiàn)的能量及數量。然后，儀器軟件將探測系統所收集到的信息轉換成樣品中各種元素的種類(lèi)及含量。

       元素的原子受到高能輻射激發(fā)而引起內層電子的躍遷，同時(shí)發(fā)射出具有一定特殊性波長(cháng)的X射線(xiàn)，因此,只要測出熒光X射線(xiàn)的波長(cháng)或者能量,就可以知道元素的種類(lèi)，這就是熒光X射線(xiàn)定性分析的基礎。此外,熒光X射線(xiàn)的強度與相應元素的含量有一定的關(guān)系，據此，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(cháng)色散（WD-XRF）兩類(lèi)為主。

       能量色散熒光光譜儀

      能量色散法是將X射線(xiàn)激發(fā)被測所有元素的熒光簡(jiǎn)單過(guò)濾后，全部進(jìn)入到檢測器中，利用儀器和軟件來(lái)分出其中的光譜。如測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)生測量誤差。能量色散型儀器zui大的優(yōu)點(diǎn)是不破壞被測的材料或產(chǎn)品，也不需要專(zhuān)業(yè)人員操作，缺點(diǎn)是對鉻和溴是總量測定（一般不影響使用，因為很多情況可以判定，如測鉻總量超標，?？芍遣皇橇鶅r(jià)鉻超標，特別是溴，如被作為阻燃劑加入，不管是那種溴，總量超標就不合格）。

      波長(cháng)色散熒光光譜儀

      波長(cháng)法是因其激發(fā)出的熒光足夠強，進(jìn)到儀器中用來(lái)分析的光譜是單一元素（“過(guò)濾”了不需測的元素），不含其它元素的光譜，所以測量數據很準確。這種儀器的靈敏度比能量色散型高一個(gè)數量級，也就是說(shuō)，所測的數據并不存在“灰色地域”，不存在測定后還需拿到檢測機構復檢。缺點(diǎn)是，波長(cháng)法需將被測材料粉碎壓制成樣本后測才準確。所以，用在材料廠(chǎng)。如不制成樣本（非破壞），會(huì )因材料表面形狀不同而產(chǎn)生不同誤差。儀器操作也不需要專(zhuān)業(yè)人員。

       四、X熒光光譜儀的優(yōu)勢

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

       2、X射線(xiàn)熒光光譜跟樣品的化學(xué)結合狀態(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。（氣體密封在容器內也可分析）但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長(cháng)變化等現象。特別是在超軟X射線(xiàn)范圍內，這種效應更為顯著(zhù)。波長(cháng)變化用于化學(xué)位的測定 。

       3、非破壞分析。在測定中不會(huì )引起化學(xué)狀態(tài)的改變，也不會(huì )出現試樣飛散現象。同一試樣可反復多次測量，結果重現性好。

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

       5、分析精密度高。

       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檢測上的應用

       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：一是采用外送檢測機關(guān)，這種方法一般檢測時(shí)間很長(cháng)，一個(gè)樣品六項指標全部檢測完需要7個(gè)工作日，且樣品抽樣量過(guò)小，這樣造成測試成本過(guò)高；二是自建實(shí)驗室 ，實(shí)驗室建造成本很高，動(dòng)輒都要百萬(wàn)元以上，同時(shí)需要配備多名專(zhuān)業(yè)人員，人工成本也是個(gè)不小的數目。

      我國制訂的國家標準SJ/T 11365-2006《電子信息產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的檢測方法》，對RoHS要求中有害元素測試方法給予了限定，其中X射線(xiàn)熒光光譜法作為一種zui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)檢測效率，目前在電子電氣產(chǎn)品RoHS檢測上大多采用X熒光光譜檢測方法，對于X熒光光譜檢測合格的產(chǎn)品，基本可以快速放行。所以企業(yè)購置X熒光光譜儀可以模擬歐盟的通關(guān)篩選過(guò)程，從而規避一些通關(guān)風(fēng)險。另外現在國內可以檢測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(zhuān)業(yè)實(shí)驗室或者長(cháng)期送檢的費用要少很多，可以大大節省企業(yè)成本。