RoHS检测用 X荧光光谱仪校准方法的初探

李青

身份证号码： 12010319830917****

摘要: 在本文中，我们提出了RoHS检测荧光X射线光谱仪的测量性能要求和校正方法，验证了该方法的可能性，并参考了未来的规则公式。随着社会的发展和人们生活水平的提高，电子产品的要求和使用也越来越广泛。欧盟（EU）发出的RoHS（限制电子和电气设备中特定有害物质使用的指令）规定了电子设备的最小使用，因此X射线荧光光谱仪在RoHS检测中被更多地使用。荧光X射线分析装置的校正方法更受关注。

关键词:RoHS；X荧光光谱仪；校准

1引言

欧盟发出的关于限制电子设备和电气设备（ROHS）中特定有害物质使用的指令规定了家电产品、II和通信设备等消费产品中铅、汞、镉、铬和溴最小消费。作为快速分析装置，我们提供了一种非破坏性，低成本，有效的方法。与用于发射光谱，吸收光谱，色度图质量分析和其他ROHS含量分析方法，ROHS检测的能量色散荧光X线分析（XRF）相比，可以在时间内检测到。用于检测管理画面和中国相关制造商和测试机构的有害元素含量ROHS的XRF的性能对出口产品的质量检测有重要影响，但迄今为止没有这种装置的校准规范。根据乐器的基本性能，参照相关规则，提出该乐器的校正方法，验证相应的国家标准。

2仪器工作原理及结构

原子被高能辐射激发，引起内部电子的转变，并在特定波长发射X射线。根据量子论，X射线被认为是由一种量子或光子构成的粒子的流动

E=hv=hc

式中：E——X射线的光子能量；

h——普朗克常数；

v——光波的频率；

c——光速；

——X射线的波长。

另外，根据Mosley的法则，X射线的波长与原子号Z有关，其数学关系的 ＝k（z-s）2。因此，根据由激发原子发射的特定X射线和能量强度及其含量之间的关系，建立了用于RoHS检测的XRF的定性定量分析的基础。用于RoHS检测的XRF主要由X射线管，样品室，检测器，放大器，多通道脉冲分析器和数据处理系统组成。

3校准条件

3.1校准环境

环境温度：15～30℃；相对湿度：70%以下工作电压AC（220）V

3.2校准设备

表3-1 ABS标准物质中各元素含量

在标准表1中示出了用于RoHS检测用荧光X射线分析（ABS-B-034及GBW（E）0816-081637]用ABS中的铅、汞、镉、铬、溴分析的标准物质组。

4校准方法及性能要求

4.1检出限校准

在用于RoHS检测的XRF处于良好工作条件的条件下，表1的ABS国家参考材料组用于调整测试的设备以确定每个元件的荧光强度和内容之间的对应关系。然后，计算各要素的线性相关系数R和灵敏度B。然后，在11个测量中使用ABS-B-034计算了各元素的实验偏差S。根据公式，检测界限为

4.2示值误差及重复性校准

在被测试设备的良好使用条件下，使用满足装置中间范围的ABS国定标准物质GBW（E）081636，连续进行7次测量。符合上述标准物质各要素的标准值x的工作曲线用于计算X、标准偏差S、显示误差重复性分别按式计算：

式中：△x——示值误差，%；

x——7次连续测量平均值，mg/kg；

x_s——元素的标准值，mg/kg

RSD——重复性，%；

s_x——标准偏差，mg/kg。

4.3稳定性校准

在测试装置良好的使用条件下，装置在5小时内每20分钟用ABS国家基准材料（BW（E）081636）测定10次。从加工曲线获得各元件的测量结果的最大值，最小值和平均值。稳定性按式计算：

式中：△R——稳定性，%；

x——10次测量平均值，mg/kg

R₁——10次测量的极大值，mg/kg

R₂——10次测量的极小值，mg/kg。

4.4性能要求

表4-1被检仪器的参数与性能要求

参照相关数据，根据测量仪器的性能及测试经验确定测试仪器的参数及性能要求，并在表中表示测试仪器的参数及性能要求

4.5方法验证

表格4-3示值误差、重复性、稳定性测量数据

表格4-2检出限测量数据

为了验证与ABS系列国家标准GBW（E）0816-081637中各要素的标准值相结合的校准方法的可行性，使用了蜘蛛公司的XEPES RoHS检测器测用XRF测定ABS系列国家标物的荧光强度，根据公式(1)~(4)计算仪器的各项计量性能，结果见表。

5 EDXRF在RoHS 检测中的具体应用

能量色散荧光光谱仪在元素分析中具有很大的优点。A）设备结构简单，操作简单，环境条件较低。EXRF适用于重金属元素，特别是ROHS检测。X）它可以同时分析多个因素，结果可以同时显示。A）样品要求少，样品制备简单，操作简单，样品中元素的质量分析快，检查光谱直观清晰，F）非破坏性检查。样品的物理和化学特性在测试后不会改变，样品测试速度快，通常样品的多个元素的测量需要1-3分钟才能完成，以满足荧光X射线产品的要求荧光X射线分析可达到高精度测量，可与化学分析匹敌；样品分析成本低，装置操作和维护成本接近零。

基于这些优点，EDXRF广泛用于电子、材料、化工、钢铁、矿业、石油、煤炭、环境、宝石检测、RoHS检测等。例如，EDXRF可以同时分析磁铁矿粉末中的铁和杂质元素，这可以分析铜、Sn和Ni。铜合金中的元素如锌可以分析金属表面的涂层厚度，并且可以快速筛选BR和其他有害物质。

根据RoHS指令管辖的电子产品和电器类主要是大型家电、小型家电、信息技术、通信设备、家电、照明设备、电子设备、玩具、休闲、体育用品、医疗设备等。作为快速的分析方法，工业用监视、控制设备、自动贩卖机监视控制装置在实际生产、检测中具有实际的价值。地质学矿产资源勘探、产业过程分析、商业发现等广泛使用。

可以看出上述产品面临着很多测试样品和高成本。但是，作为快速筛选的手段，用于评估产品各部分的风险，零件会根据经验来判断是否符合ROHS的要求。RoHS检测的风险评估。通过EXRF筛选和风险评估对EXRF和AAS测试数据进行分析和比较。结果表明，EDHRF可以用作RoHS的筛选方法，分析速度快。样品不需要复杂的预处理。我们研究了大分子中CD，PB，HG，CR，BR能量色散荧光X射线光谱的定量。这种方法表明，可以准确可靠地定量聚合物中的有害元素。检测极限远低于定量极限。通过使用单色光作为能量色散荧光X射线分析装置的激发源，通过确定电子和产品中的痕迹铅，可以通过降低一次X射线的影响来有效地提高测试精度。这种方法的结果与原子吸收分析的结果相同。分析了EXRF对聚合物（PVC，塑料等），合金（FE系统，AL系统，CU系统等）和电子部件（PCB，电阻器，电容器等）的筛选结果。结果表明，通过EXRF方法的RoHS检测满足标准要求，可以降低工作负荷和成本。另外，便携式EDXRF也有检测RoHS的大应用程序。华LIP等人分析了在RoHS中便携式EDXRF的应用。因此，便携式EDXRF对于许多没有化学样品制备的电子和电气产品的预筛选是快速的，以便分析有用且复杂的电子和电器或成分。通过参数拟合方法去除杂质元素的光谱干扰，提高了检测灵敏度和精度。

结语

我们提出了ROHS检测荧光X射线光谱仪的测量性能，并讨论了校准方法并进行了验证。为了确保中国出口产品的ROHS测试数据的准确性和一致性，避免因测量仪器不一致的性能指标引起的不必要的经济纠纷，建议XRF应在第一次使用和修理前进行测试。能量色散荧光X射线光谱仪（EDXRF）具有简单的结构，低功耗，长期耐用，低故障率，小型维护，样品的低要求性，高速分析速度的优点。作为ROHS检测的初始筛选手段，EDXRF在企业生产和商业检测方面都起着重要的作用。它不仅可以提供相对可靠的检测结果，还可以为检测ROHS提供可靠的基础，更重要的是它为企业和测试机构节省了成本和时间。因此，能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF）在ROHS检测中是不可缺少的，并且可以快速有效地评估样品的风险。EDXRF在检测ROHS中起着很大的作用。

参考文献：

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