X熒光光譜儀在RoHS檢測上的應(yīng)用

2016-11-29

近幾年來，隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，電子電氣產(chǎn)品引發(fā)的環(huán)境污染問題越來越受重視。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(qiáng)制性的技術(shù)法規(guī)。

一、什么是RoHS

RoHS是由歐盟于2003年1月立法制定的一項強(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(qiáng)制管控物質(zhì)。詳見下表：

限制物質(zhì)	*（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）
鉛（Pb）	0.1%
汞（Hg）	0.1%
鎘（Cd）	0.01%
六價鉻（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%

二、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）和探測系統(tǒng)構(gòu)成。其工作原理是：X射線管通過產(chǎn)生入射X射線（一次X射線），來激發(fā)被測樣品。受激發(fā)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(tǒng)測量這些放射出來的二次X射線的能量及數(shù)量。然后，儀器軟件將探測系統(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，同時發(fā)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(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)被測所有元素的熒光簡單過濾后，全部進(jìn)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(chǎn)生測量誤差。能量色散型儀器zui大的優(yōu)點是不破壞被測的材料或產(chǎn)品，也不需要專業(yè)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(biāo)，常可知是不是六價鉻超標(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）。

波長色散熒光光譜儀

波長法是因其激發(fā)出的熒光足夠強(qiáng)，進(jìn)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(shù)據(jù)很準(zhǔn)確。這種儀器的靈敏度比能量色散型高一個數(shù)量級，也就是說，所測的數(shù)據(jù)并不存在“灰色地域”，不存在測定后還需拿到檢測機(jī)構(gòu)復(fù)檢。缺點是，波長法需將被測材料粉碎壓制成樣本后測才準(zhǔn)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(chǎn)生不同誤差。儀器操作也不需要專業(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射線熒光光譜跟樣品的化學(xué)結(jié)合狀態(tài)無關(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）但是在高分辨率的精密測定中卻可看到有波長變化等現(xiàn)象。特別是在超軟X射線范圍內(nèi)，這種效應(yīng)更為顯著。波長變化用于化學(xué)位的測定。

3、非破壞分析。在測定中不會引起化學(xué)狀態(tài)的改變，也不會出現(xiàn)試樣飛散現(xiàn)象。同一試樣可反復(fù)多次測量，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(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：一是采用外送檢測機(jī)關(guān)，這種方法一般檢測時間很長，一個樣品六項指標(biāo)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(yè)人員，人工成本也是個不小的數(shù)目。

我國制訂的國家標(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(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)篩選過程，從而規(guī)避一些通關(guān)風(fēng)險。另外現(xiàn)在國內(nèi)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(yè)實驗室或者長期送檢的費用要少很多，可以大大節(jié)省企業(yè)成本。