ROHSXRF分析仪基于X射线荧光光谱技术(XRF),通过激发样品中元素的特征X射线荧光实现无损、快速检测,其核心原理与关键技术如下:
一、激发与荧光发射机制
初级X射线激发
仪器内置的X射线管(如Rh靶)产生高能初级X射线,穿透样品表面后与原子内层电子相互作用。当X射线能量超过电子结合能时,内层电子(如K层)被击出形成空穴,原子进入激发态。
特征荧光发射
激发态原子不稳定,外层电子(如L层)跃迁填补空穴,释放能量差形成特征X射线荧光。例如,铅(Pb)的Kα荧光能量为74.97keV,镉(Cd)为23.17keV,不同元素的荧光能量具有性,构成“元素指纹”。
二、荧光信号检测与分析
能量色散型(EDXRF)检测
采用硅漂移探测器(SDD)直接测量荧光能量,通过多道分析器(MCA)将信号转换为能谱图。横轴为能量(keV),纵轴为计数率,峰值位置对应元素种类,峰面积与含量正相关。
波长色散型(WDXRF)检测
通过晶体分光器按波长分离荧光,探测器逐点扫描获取光谱。WDXRF分辨率更高,但需机械转动部件,分析速度较慢。
三、定量分析技术
基本参数法(FPM)
基于理论模型计算荧光强度,结合样品基体效应(如吸收-增强效应)修正结果,适用于复杂基体样品。
经验系数法
使用标准样品建立校准曲线,通过回归分析确定元素含量。例如,检测电路板中铅含量时,需选择与样品基体(如环氧树脂)匹配的标样。
无标样分析技术
仪器制造商预先存储标准样品数据,用户通过参考样品校正仪器漂移,实现快速筛查。但该方法对轻元素(如氯、溴)准确性有限。
四、技术优势与应用场景
核心优势
无损检测:无需破坏样品,适用于成品筛查。
快速分析:单次检测仅需数秒至数分钟。
多元素同步:可同时检测RoHS指令限定的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯醚等元素。
典型应用
电子制造:检测电路板、连接器中的有害物质。
玩具行业:筛查儿童玩具中的重金属(如锑、砷)。
环境监测:分析土壤、水体中的重金属污染。
五、局限性及改进方向
检测限与基体干扰
轻元素(如氯、溴)检测限较高,需采用真空模式或氦气吹扫减少空气吸收。复杂基体样品需结合激光剥蚀(LA-ICP-MS)提高准确性。
六价铬检测挑战
XRF无法区分铬的价态,需通过化学滴定或X射线吸收近边结构(XANES)技术补充分析。
ROHSXRF分析仪通过精准激发与检测元素特征荧光,为环保合规检测提供了高效、可靠的技术手段,是电子产业绿色转型的关键工具。