X熒光光譜儀在RoHS檢測上的應用

 一、背景

      近幾年來，隨著人們環保意識的不斷提高，電子電氣產品引發的環境污染問題越來越受重視。關于在電子電氣產品上限制使用某些有害物質，已經成為各國在環保領域采取的新舉措，紛紛推出強制性的技術法規。

     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品的材料及工藝標準，目的在于消除電子電氣產品中的鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯、多溴聯苯醚等有害物質。

     2015年6月4日，歐盟*公報(OJ)發布RoHS2.0修訂指令(EU)2015/863，正式將DEHP、BBP、DBP、DIBP列入附錄II 限制物質清單中，至此附錄II共有十項強制管控物質。詳見下表：

      三、什么是X熒光光譜儀

      X熒光光譜儀（XRF）是由激發源（X射線管）和探測系統構成。其工作原理是：X射線管通過產生入射X射線（一次X射線），來激發被測樣品。受激發的樣品中的每一種元素會放射出二次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特性。探測系統測量這些放射出來的二次X射線的能量及數量。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及含量。

       元素的原子受到高能輻射激發而引起內層電子的躍遷，同時發射出具有一定特殊性波長的X射線，因此,只要測出熒光X射線的波長或者能量,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。此外,熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系，據此，可以進行元素定量分析。

      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射線激發被測所有元素的熒光簡單過濾后，全部進入到檢測器中，利用儀器和軟件來分出其中的光譜。如測的為元素周期表中相鄰的兩個元素，會因光譜重疊而產生測量誤差。能量色散型儀器zui大的優點是不破壞被測的材料或產品，也不需要專業人員操作，缺點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，常可知是不是六價鉻超標，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）。

      波長色散熒光光譜儀

      波長法是因其激發出的熒光足夠強，進到儀器中用來分析的光譜是單一元素（“過濾”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數量級，也就是說，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。缺點是，波長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。如不制成樣本（非破壞），會因材料表面形狀不同而產生不同誤差。儀器操作也不需要專業人員。

       四、X熒光光譜儀的優勢

       1、 分析速度快。測定用時與測定精密度有關，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射線熒光光譜跟樣品的化學結合狀態無關，而且跟固體、粉末、液體及晶質、非晶質等物質的狀態也基本上沒有關系。（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變化等現象。特別是在超軟X射線范圍內，這種效應更為顯著。波長變化用于化學位的測定 。

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

       4、X射線熒光分析是一種物理分析方法，所以對在化學性質上屬同一族的元素也能進行分析。

       5、分析精密度高。

       6、制樣簡單，固體、粉末、液體樣品等都可以進行分析。

       五、X熒光光譜儀在RoHS檢測上的應用

       目前，許多電子電氣企業基本采用以下兩種方法解決產品的RoHS檢測：一是采用外送檢測機關，這種方法一般檢測時間很長，一個樣品六項指標全部檢測完需要7個工作日，且樣品抽樣量過小，這樣造成測試成本過高；二是自建實驗室 ，實驗室建造成本很高，動輒都要百萬元以上，同時需要配備多名專業人員，人工成本也是個不小的數目。

      我國制訂的國家標準SJ/T 11365-2006《電子信息產品中有毒有害物質的檢測方法》，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。

     歐盟海關為了提高通關檢測效率，目前在電子電氣產品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品，基本可以快速放行。所以企業購置X熒光光譜儀可以模擬歐盟的通關篩選過程，從而規避一些通關風險。另外現在國內可以檢測RoHS的X熒光光譜儀價格基本在10—50萬元左右，這比起自建一個專業實驗室或者長期送檢的費用要少很多，可以大大節省企業成本。