x熒光分析儀資料解析

NITON-XLtWZ

便攜式XRF分析儀

強化培訓課程分析儀的技術原理平安運用X射線儀器樣品的準備標準的測試步驟檢測結果的理解試驗報告的編寫一、分析儀的技術原理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射線熒光分析當原子核的內層電子（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-射線的特征和強度，就可進行定性和定量分析。XRF

－

分

析

技

術儀

器

內

部

結

構XRF分析技術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行計數(shù)和運算5 元素的強度數(shù)據(jù)被轉化為含量數(shù)值；結果被儲存6 數(shù)據(jù)顯示于操作屏幕7 檢測結果被存儲在儀器內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)線或者藍牙遠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)樣品的材質分類：金屬材質(MetalMaterial)－合金模式聚合物材質(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，墨水等三樣品的準備（一）均質樣品的含義Homogenousmaterial：指不能通過機械方法分解成不同物質的物質，稱之為均質物質。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。

“機械方法分解”指物質通過物理方法進行分解：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；集成電路機電部件如：接插件，電纜絕緣體機械部件如：螺釘；經(jīng)過表面處理的或涂層的外罩或內室；鍵（鍵盤中）；具有飾紋或涂層的玻璃；玻璃陶瓷件等（二）

不分拆的非均質樣品

簡潔分拆后的樣品應當如何評價—均質材料A)大表面積樣品（應用于全部樣品）： 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行機械破壞處理。 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，甚至在塑料外殼內側還敷有金屬，這種狀況下，測試就須要在沒有油漆和沒有內敷金屬的片斷處進行，從而須要對樣品進行部分的分解，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。當您要分析基托材料時，必需將全部的鍍層都刮除，再進行檢測。

簡潔分拆后的樣品應當如何評價—均質材料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，必需機械去除涂層再進行檢測。

簡潔分拆后的樣品應當如何評價—均質材料C)涂層和薄的樣品： 塑料樣品和輕金屬（如鋁，鎂或鈦）必需達到5mm厚度；液體樣品必需達到15mm厚度；其他金屬達到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，再進行檢測。薄的同一樣品可以疊加起來達到規(guī)定的最小檢測厚度之后再進行檢測。并且全部的樣品同時必需完全覆蓋檢測窗口。細電線和絲帶電纜上的絕緣體不能夠干脆當作勻整體，而必需首先分別出金屬線再檢測。大多數(shù)的電源線的直徑遠遠超過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械進行檢測。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）將樣品疊放于標準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行疊放，疊放的厚度至少為5mm。假如樣品是嵌在塑膠帶里，應將其剝離并取出放入樣品杯中再進行檢測。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、電纜和導線的絕緣層剝下電纜和導線的絕緣外皮，并將它們放置在蓋有聚酯薄膜的X射線樣品杯中進行檢測。（二）塑料樣品的測試小提示 有些狀況下，當某些粗電纜的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)進行比較，以確認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，可用液氮預冷凍樣板。對于不含金屬成分的有機物樣板，建議運用低溫研磨機?；靹颍捍帜ズ髽影逶谶M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樣品厚度超過5mm時，檢測結果將趨于穩(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行檢測，而絕緣外皮（下圖中的藍色封裝材料）應當在剝除后，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元素濃度是否超標，從而實現(xiàn)以無損檢測的方式拒絕不達標的部件。樣品的測試－要點總結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、重復性更高。任何樣品都應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）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那么分析時間應當延長到200秒，以獲得更精確的分析數(shù)據(jù)。為了確認分析結果，用戶最好應至少每2小時重復一次校準步驟(CalibrateDetector)以及標準品測試，并在檢測任務完全結束之前重復這一步驟。假如公司內部的質量保證/質量限制（QA/QC）程序比上述所述的要求更加嚴格，那么應當依據(jù)相應QA/QC的程序進行操作。用戶可以依據(jù)公司現(xiàn)行的質量保證/質量限制（QA/QC）程序對本操作程序作出調整或整合，但不能背離NITON在此正式舉薦的要點，除非在和NITONLLC進行協(xié)商并獲核準之后。XRF檢測結果：合格（Pass）超標（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定合格區(qū)、超標區(qū)和可疑區(qū)。五、檢測結果的理解

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和遠程通訊設備、用戶設備、照明設備、電氣和電子工具(不含大尺寸靜態(tài)工業(yè)工具)、玩具，休閑和運動設備和自動支配機如何依據(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，也會被認為是符合“無鉛”要求。用戶必需熟悉這些特例，以便應用在特定的產(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，那么用戶應當對其進行進一步的定量分析。探討：上述標準是建立在鉛的被限制濃度為0.1%(1000ppm)基礎上的。由于校準方法對于種類繁雜、形態(tài)多樣的樣品無法做到一應俱全，所以我們對相應的接受／拒絕的標準也放得比較松。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RoHS豁免項鎘生產(chǎn)設備、機器等產(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