x熒光分析儀資料解析

NITON-XLtWZ

便攜式XRF分析儀

強(qiáng)化培訓(xùn)課程分析儀的技術(shù)原理平安運用X射線儀器樣品的準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)的測試步驟檢測結(jié)果的理解試驗報告的編寫一、分析儀的技術(shù)原理RadioWavesInfraredX-raysUltra-violetGammaraysEnergySpectrum,[keV]XRFSpectrometersOpticalEmissionSpectrometersTheEnergySpectrumVisiblelight110100Lambda[Angstrom]=12.4/Energy[keV]Wavelength,[A]1.2412.40.124在樣品中激發(fā)產(chǎn)生特征X-射線Primaryx-rayradiationXRF：X-RayFluorescenceX射線熒光分析當(dāng)原子核的內(nèi)層電子（如K層）受到外來X射線的照射時，會吸取能量而被激發(fā)；K層的外層相鄰電子層（L層）會馬上躍遷補(bǔ)充至K層。由于L層電子能量高于K層，多余的能量便以特征X-射線發(fā)散出來。稱為亞X射線，又稱為熒光。每種原子的電子在躍遷時都以特征X-射線放射能量，依據(jù)此X-射線的特征和強(qiáng)度，就可進(jìn)行定性和定量分析。XRF

－

分

析

技

術(shù)儀

器

內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)XRF分析技術(shù)1 從外部發(fā)出射線照射樣品2 使得樣品原子中的電子逃逸并放射特征X-射線3 儀器中的X-射線探測器將特征X-射線轉(zhuǎn)化為電子脈沖4 從探測器產(chǎn)生的信號被放大并傳輸至微處理器以進(jìn)行計數(shù)和運算5 元素的強(qiáng)度數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)化為含量數(shù)值；結(jié)果被儲存6 數(shù)據(jù)顯示于操作屏幕7 檢測結(jié)果被存儲在儀器內(nèi)存中以便日后查看或者下載至電腦二、平安運用X射線儀器輻射種類以及危害NITON公司XRF分析儀的平安性如何平安運用儀器核輻射的危害核輻射的種類：αβγχ中子輻射無色無味，人類器官不能感知其存在！慢性照射在長時間內(nèi)斷斷續(xù)續(xù)的暴露在低水平劑量的輻射環(huán)境下。慢性照射產(chǎn)生的作用，只有在照射后的一段時間后，才可能被察覺。急性照射是在很短的時間內(nèi)受到大劑量的照射。在大多數(shù)狀況下，大劑量的急性受照能引起立刻損傷，并產(chǎn)生慢性損傷。儀器的平安性儀器不通電、通電后非測試狀態(tài)時－－完全沒有輻射儀器校正時－－在測試窗口輻射量低于0.3uSv/hrX－射線光管啟動時、窗口擋板打開時－－窗口正前方100cm處輻射量0.028mSv/hr。手握儀器把柄時－扳機(jī)處輻射量是0.9uSv/hr。即要連續(xù)運用55555小時≈2314天≈6.4年，才會得到50mSv的輻射1mm的鐵片即可屏蔽此儀器的X－射線如何正確運用儀器？手握儀器測試時－檢測窗口朝外運用數(shù)據(jù)線或者藍(lán)牙遠(yuǎn)程遙控運用臺式測試架（可確保無任何輻射泄漏）無測試架則要距離儀器1－2米，檢測窗口不朝人依據(jù)樣品的材質(zhì)分類：金屬材質(zhì)(MetalMaterial)－合金模式聚合物材質(zhì)(polymermaterial)－塑料模式電子零件及材料(PWBorComponents)－塑料模式金屬類：金屬板材，支架等聚合物類：塑料，泡沫，橡膠，海綿等電子元器件類：線路板，電阻，電容等其他類：涂料，顏料，絕緣漆，玻璃，陶瓷，膠木，墨水等三樣品的準(zhǔn)備（一）均質(zhì)樣品的含義Homogenousmaterial：指不能通過機(jī)械方法分解成不同物質(zhì)的物質(zhì)，稱之為均質(zhì)物質(zhì)。樣品全部為某一成分組成.例如，由單一成分組成的塑膠、陶瓷、玻璃、金屬、合金、紙張、木板、樹脂、油漆。

“機(jī)械方法分解”指物質(zhì)通過物理方法進(jìn)行分解：例如擰開、切斷、壓碎、研磨、刮削等等。Sn=88Pb=235Zn=57Ti=4%Br=46Sn=135Zn=167Ti=3.3%Br=265Cd=35Pb=50Ti=1.8%Sn=2300Fe=620Zn=4750Ti=0.42%某些狀況下，也可不分拆樣品,干脆對電子零配件（Componentlevel－組件）最小單位的電子元器件，即通過常規(guī)工具可以分拆,但未損壞其功能的最小單元。實例：電子元器件部件如：印刷電路板；電阻；電容器；二極管；集成電路機(jī)電部件如：接插件，電纜絕緣體機(jī)械部件如：螺釘；經(jīng)過表面處理的或涂層的外罩或內(nèi)室；鍵（鍵盤中）；具有飾紋或涂層的玻璃；玻璃陶瓷件等（二）

不分拆的非均質(zhì)樣品

簡潔分拆后的樣品應(yīng)當(dāng)如何評價—均質(zhì)材料A)大表面積樣品（應(yīng)用于全部樣品）： 針對XRF而言，判定測試材料的勻整度主要來自于視覺和一些有效的幫助信息。例如，樣品在顏色、形態(tài)和形態(tài)上均表現(xiàn)的很勻整，則基本上該樣品是勻整度很高，從而分析前無需再進(jìn)行機(jī)械破壞處理。 典型實例如比較大的，延展過的塑料件，比如，CRT監(jiān)控箱，塑料殼，厚的傳送帶，金屬合金等等。 測試樣品的附加信息必需能夠確證其勻整度。例如，很多塑料箱和金屬外殼有油漆，甚至在塑料外殼內(nèi)側(cè)還敷有金屬，這種狀況下，測試就須要在沒有油漆和沒有內(nèi)敷金屬的片斷處進(jìn)行，從而須要對樣品進(jìn)行部分的分解，但不是破壞。 金屬件可能會被鍍上另一種金屬，如鍍鋅，鍍鎘，鍍鉻。這些可以通過相對比較高的鍍層金屬度數(shù)鑒別出來，鉻有點例外，因為一般鉻的鍍層都很薄。當(dāng)您要分析基托材料時，必需將全部的鍍層都刮除，再進(jìn)行檢測。

簡潔分拆后的樣品應(yīng)當(dāng)如何評價—均質(zhì)材料B)小面積樣品： 小型電子元件同樣須要處理勻整，儀器分析時可以照射分析選定的小型電子元件的片段。選定的樣品片段必需看上去比較勻整，例如塑料包裝、獨立的焊接鉛以及分別出來的聚合物等。當(dāng)分析基托材料時，須要特殊留意金屬涂層，聚合物涂層的影響。必要時，必需機(jī)械去除涂層再進(jìn)行檢測。

簡潔分拆后的樣品應(yīng)當(dāng)如何評價—均質(zhì)材料C)涂層和薄的樣品： 塑料樣品和輕金屬（如鋁，鎂或鈦）必需達(dá)到5mm厚度；液體樣品必需達(dá)到15mm厚度；其他金屬達(dá)到1mm即可。 太小太薄的樣品常常不能滿足最小樣品厚度和質(zhì)量的檢測條件。這種狀況下，就必需實行確定的方法:可將確定數(shù)量的同樣的小樣品放入檢測杯內(nèi)，再進(jìn)行檢測。薄的同一樣品可以疊加起來達(dá)到規(guī)定的最小檢測厚度之后再進(jìn)行檢測。并且全部的樣品同時必需完全覆蓋檢測窗口。細(xì)電線和絲帶電纜上的絕緣體不能夠干脆當(dāng)作勻整體，而必需首先分別出金屬線再檢測。大多數(shù)的電源線的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過5mm，就可以干脆檢測絕緣體材料。電源線中的金屬線必需在剝離后機(jī)械進(jìn)行檢測。四樣品的測試步驟（一）合金樣品的測試合金分析模式－測試時間30～60秒、對樣品的面積、厚薄無要求1、超小樣品（最大不超過2毫米x4毫米）將樣品疊放于標(biāo)準(zhǔn)X射線樣品杯中。由于金屬樣品密度很高，所以不需要疊加到更大的厚度。2、較大樣品選取較大及平整的樣品表面（比如焊料棒/圈）進(jìn)行檢測。3、合金的幾大豁免條款：①合金中允許添加Pb量：鋼合金＜0.35％，鋁合金＜0.4％，銅合金＜4％②不銹鋼中的Cr塑料分析模式－－測試時間120－200秒；樣品須完全覆蓋檢測窗口、厚度大于5mm1、超小樣品（最大不超過2×4mm）將晶體管或電阻放在樣品杯中進(jìn)行疊放，疊放的厚度至少為5mm。假如樣品是嵌在塑膠帶里，應(yīng)將其剝離并取出放入樣品杯中再進(jìn)行檢測。2、較大樣品在XLt797分析儀上放置一兩個樣品（例如集成電路塊），以便完全覆蓋分析窗口（放置樣品的具體數(shù)量由集成電路（IC）的尺寸確定）。3、電纜和導(dǎo)線的絕緣層剝下電纜和導(dǎo)線的絕緣外皮，并將它們放置在蓋有聚酯薄膜的X射線樣品杯中進(jìn)行檢測。（二）塑料樣品的測試小提示 有些狀況下，當(dāng)某些粗電纜的PVC絕緣外皮足夠厚從而能夠阻擋銅芯發(fā)出的X射線干擾時，我們也可以干脆對其進(jìn)行檢測（但這對銀芯或錫芯電纜并不適用）。在具體操作過程中，建議用戶先將干脆檢測電纜（不破壞）與檢測剝離下來的絕緣外皮得出的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確認(rèn)該類樣品的最佳處理方式。

精確分析時的樣品前處理手工碎板：用剪刀將剪至不大于2×10×10cm3，對于電氣零件，其尺寸不得大于4x4cm2，塑料材料的樣板其尺寸不得大于5x5mm2。粗磨：將樣板碎至直徑1mm左右。如有須要，可用液氮預(yù)冷凍樣板。對于不含金屬成分的有機(jī)物樣板，建議運用低溫研磨機(jī)?；靹颍捍帜ズ髽影逶谶M(jìn)一步磨碎前，需用攪拌器攪拌勻整，攪拌時間約為45分鐘。壓成實心塑料塊精確分析時運用樣品杯當(dāng)樣品厚度超過5mm時，檢測結(jié)果將趨于穩(wěn)定（三）混合型樣品的測試電路板部件：大型電容器的引腳或主體部分可以運用合金分析模式進(jìn)行檢測，而絕緣外皮（下圖中的藍(lán)色封裝材料）應(yīng)當(dāng)在剝除后，用塑料分析模式檢測。假如只是須要對RoSH指令所禁止的元素進(jìn)行篩檢，用戶可以運用塑料分析模式檢測全部元件并推斷相關(guān)元素濃度是否超標(biāo)，從而實現(xiàn)以無損檢測的方式拒絕不達(dá)標(biāo)的部件。樣品的測試－要點總結(jié)在不要求手持檢測的狀況下，建議用戶運用臺式測試架以及電腦和NDTr軟件遙控XRF分析儀，這樣能使操作更簡便、平安、重復(fù)性更高。任何樣品都應(yīng)與檢測窗口干脆接觸。（同時也須要疼惜好檢測窗口的塑料薄膜，確定不允許被任何物件刺破而掉入儀器內(nèi)）在篩檢樣品時，對大多金屬樣品而言，建議的分析時間為30秒，而對于密度較低的樣品（比如聚合物），我們建議對其檢測120秒。假如被分析元素（比如Cd和Pb)的濃度低于200ppm那么分析時間應(yīng)當(dāng)延長到200秒，以獲得更精確的分析數(shù)據(jù)。為了確認(rèn)分析結(jié)果，用戶最好應(yīng)至少每2小時重復(fù)一次校準(zhǔn)步驟(CalibrateDetector)以及標(biāo)準(zhǔn)品測試，并在檢測任務(wù)完全結(jié)束之前重復(fù)這一步驟。假如公司內(nèi)部的質(zhì)量保證/質(zhì)量限制（QA/QC）程序比上述所述的要求更加嚴(yán)格，那么應(yīng)當(dāng)依據(jù)相應(yīng)QA/QC的程序進(jìn)行操作。用戶可以依據(jù)公司現(xiàn)行的質(zhì)量保證/質(zhì)量限制（QA/QC）程序?qū)Ρ静僮鞒绦蜃鞒稣{(diào)整或整合，但不能背離NITON在此正式舉薦的要點，除非在和NITONLLC進(jìn)行協(xié)商并獲核準(zhǔn)之后。XRF檢測結(jié)果：合格（Pass）超標(biāo)（Fail）“*”可疑件（Inconclusive）“？” 由于電子產(chǎn)品的多樣性和困難性，以及業(yè)內(nèi)人士的閱歷，我們建議最終用戶在運用XRF分析儀時，依據(jù)自身的實際狀況來設(shè)定合格區(qū)、超標(biāo)區(qū)和可疑區(qū)。五、檢測結(jié)果的理解

RoHS指令歐盟第2002/95/EC號指令－RestrictionofHazardousSubstances,簡稱“RoHS”，自2003年2月13日起成為歐盟范圍內(nèi)的正式法律，自2006年7月1日起，全部在歐盟市場上出售的電子電氣設(shè)備中鎘(Cd) <100ppm 鉛(Pb) <1000ppm 汞(Hg) <1000ppm 六價鉻(Cr6+) <1000ppm 聚溴聯(lián)苯(PBB) <1000ppm 聚溴聯(lián)苯醚(PBDE) <1000ppm該指令所涵蓋的電子電器產(chǎn)品包括：大型家用器具、小型家用器具、IT和遠(yuǎn)程通訊設(shè)備、用戶設(shè)備、照明設(shè)備、電氣和電子工具(不含大尺寸靜態(tài)工業(yè)工具)、玩具，休閑和運動設(shè)備和自動支配機(jī)如何依據(jù)檢測數(shù)據(jù)推斷樣品是否符合“RoHS指令”①假如一個樣品Cd<70ppm、Pb<700ppm、Hg<700ppm、Br<300ppm、Cr<700ppm儀器將會顯示“PASS”之樣，表示此樣品符合“RoHS指令”②假如一個樣品Cd、Pb、Hg中任何一個元素的含量超過以上數(shù)值，且此超標(biāo)元素旁出現(xiàn)“？”符號，儀器會顯示“INCONCLUSIVE”表示此樣品可疑。必需延長測試時間至200秒。如照舊顯示“？”，可比較其光譜圖進(jìn)行定性推斷。(參考附圖)③假如一個樣品中Br>300ppm、Cr>700ppm，此元素旁出現(xiàn)“*”，儀器會顯示“INCONCLUSIVE”表示此樣品可疑，必需將樣品送到試驗室用GC－MS儀和UV儀分別進(jìn)行檢驗PBB&PBDE和Cr6+的含量。④假如一個樣品中Cd、Pb、Hg中任何一個元素的含量超過以上數(shù)值，且此超標(biāo)元素旁出現(xiàn)“*”符號，儀器會顯示“Fail”表示此樣品不符合“RoHS指令”。元素聚合物(ppm)金屬材料(ppm)電子元件(ppm)Cd<70pass70<X<130Inconclusive

X>130fail<70pass70<X<130InconclusiveX>130failX<150InconclusiveX>150failPb<700pass700<X<1300Inconclusive

X>1300fail<700pass700<X<1300Inconclusive

X>1300fail<500pass500<X<150InconclusiveX>1500failHg<700pass700<X<1300InconclusiveX>1300fail<700pass700<X<1300InconclusiveX>1300fail<500pass500<X<1500InconclusiveX>1500failBr<300passX>300Inconclusive<250passX>250InconclusiveCr<700passX>700Inconclusive<700passX>700Inconclusive<500passX>500Inconclusive

如何依據(jù)檢測數(shù)據(jù)推斷樣品是否符合“RoHS指令”示例：檢測電子元件中的鉛假如鉛濃度讀數(shù)大于等于1300ppm，屬于“依照RoHS指令NotOK”，該部件被推翻。留意：RoHS指令對某些電子元件存在例外，如陶瓷電阻。這些元件即使含鉛，也會被認(rèn)為是符合“無鉛”要求。用戶必需熟悉這些特例，以便應(yīng)用在特定的產(chǎn)品和操作程序中。假如鉛濃度讀數(shù)為小等于700ppm，則“OK”，該部件可以被接受。假如鉛濃度的讀數(shù)在700ppm到1300ppm之間，那么用戶應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行進(jìn)一步的定量分析。探討：上述標(biāo)準(zhǔn)是建立在鉛的被限制濃度為0.1%(1000ppm)基礎(chǔ)上的。由于校準(zhǔn)方法對于種類繁雜、形態(tài)多樣的樣品無法做到一應(yīng)俱全，所以我們對相應(yīng)的接受／拒絕的標(biāo)準(zhǔn)也放得比較松。作為用戶來說，通過檢測自有的大量樣品積累閱歷以不斷提高檢測的確信度，并不斷縮小接受／拒絕的區(qū)間。物質(zhì)RoHS豁免項鎘生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)器等產(chǎn)品的電鍍鎘鉛玻璃：如熒光管等合金：鋼合金＜0.35％，鋁合金＜0.4％，銅合金＜4％焊錫：高溫融化的焊料中的鉛（即錫鉛焊料合金中鉛含量超過85％）汞熒光燈及燈具六價鉻碳鋼中的防腐劑，電冰箱制冷劑中的防腐劑PBB&PBDE十溴聯(lián)苯1300>Pb>700ppmCr>700ppm待測樣品(e.g.PCBoard,

Housing,Display)ScreeningwithEDXRFRoHSCompliant“Pass”Br<300ppmCr,Hg,Pb<700ppm

Cd<70ppmMethods:

IR,HPLCBr>300ppm1300>Hg>700ppmMethods:EPA3060A,7196A

DiphenylcarbazideMethods:ED-XRF,AASMethods:

ED-XRF,ICP-AES130>Cd>70ppmMethods:

ED-XRF,ICP-AESPBB/PBDECr+6HgPbCdHg,Pb>1300ppmCd>130ppmRoHSNonCompliant“Fail”InconclusiveKEYIR=InfraredSpectroscopyHPLC=HighPerformanceLiquidChromatographyAAS=AtomicAbsorptionSpectrosco