X荧光光谱仪在ROHS中的应用

X射线荧光分析技术作为一种快速分析手段，为我国的相关生产企业提供了一种可行的、低成本的、并且是及时的，检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径；相对于其他分析方法(例如：发射光谱、吸收光谱、分光光度计、色谱质谱等)，XRF具有无需对样品进行特别的化学处理、快速、方便、测量成本低等明显优势，特别适合用于各类相关生产企业作为过程控制和检测使用。

X射线荧光分析技术(XRF)作为常规分析手段，开始于20世纪50年代初，经历了50多年的不断发展，现在已成为物质组成分析的必备方法之一。目前，X射线荧光分析不仅成为地质、冶金、建材、石油化工、半导体工业和医药卫生等领域的重要分析手段，也是材料科学、生命科学、环境科学等普遍采用的一种快速、准确而又经济的多元素分析方法。同时，X射线荧光光谱仪也是野外现场分析和过程控制分析等方面首选仪器之一。

随着欧盟ROHS & WEEE指令的实施，国内越来越多的相关企业在积极的思考和寻找应对的方案；实际上，系统而完善的解决方案不是仅仅企业本身所能完成的，而是需要整个行业、整个产业链，乃至整个国家的努力；但毫无疑问的是：相关企业的生产过程控制是最重要、最直接的环节。X射线荧光分析技术可以分为两大类型：能量色散X射线荧光分析(EDXRF)和波长色散X射线荧光分析(WDXRF)；而能量色散型又根据探测器的类型分为(Si-PIN)型和SDD型。在不同的应用条件下，这几种类型的技术各有其突出的特点；以下将针对欧盟ROHS & WEEE指令的具体应用情况，对能量色散和波长色散进行比较和说明：

1、测量精度：波长色散类仪器有其固有的高分辨率和高精度，能提供极高的稳定性和优良的分析精度，但对样品的形状和制备方法有所要求；能量色散仪器如果经过精心的设计和方法优化，也可提供行业接受的测量结果，它的一个优点是可以在不对样品进行处理的情况下给出可供参考的数据。目前波长色散类仪器也已经国产化，同类仪器相比较，进口仪器在精度上并不占优势，但价格却昂贵很多。

2、测量时间：由于波长色散配备较大功率的X光管，荧光强度高；因此，波长色散仪器占用较短的测量时间，便能达到较高的测量精度。

3、被测量样品的要求：由于技术特点的差异，波长色散X荧光分析仪需要对被测量样品进行简单的处理；对固体样品的一般处理方法是将被测量样品表面打磨光滑，对粉末和其他样品可以采用磨细后进行粉末压片法处理，相应的设备市场上很容易找到。能量色散型仪器最大的优势在于：可以对样品不作特别复杂的处理而直接进行测量，对样品也没有任何损坏，适合直接用于生产的过程控制中；但需要强调指出的是：从荧光理论上讲，被测量样品的预先处理是必须的，对于能量色散仪器来说，我们可以采取一些技术手段进行校正来满足实际生产控制的需要，但即使采用了技术校正的手段，对不规则样品的直接测量也是以牺牲测量准确度作为代价的。

4、最佳应用范围：由于波长色散和能量色散类型X荧光分析仪各自的技术特点，两种类型仪器所侧重的应用方案也不尽相同；波长色散X荧光分析仪具有较高的测量精度，但同时需要对被测量样品进行简单处理，更适用于进厂原材料、半成品、成品的精确检测和质量控制；能量色散X荧光分析仪虽然测量精度稍差，但具有快速、直接测量各种形状样品的优点，因此可直接在生产线上用于各种部件、电子元器件的检测。

5、能量分辨率：能量分辨率是X荧光分析仪器的主要指标，分辨率数值越小，分辨率越高，仪器性能越好。

6、荧光强度：对于X荧光分析仪器来说，各元素含量与该元素的荧光强度成正比关系；荧光强度越高，则统计误差越小，测量的准确度越高，仪器性能越好。

7、使用寿命：波长色散类型仪器的使用寿命一般为10年以上；能量色散类型仪器的使用寿命主要取决于X光管和探测器使用寿命，而使用寿命随工作条件的不同有一定的随机性。

针对以上所述各类型X荧光分析仪的技术和应用特点，结合不同类型企业的具体情况，我们提出如下仪器配置和解决方案，供企业参考。

首先，从X荧光分析仪的应用角度，我们将有关生产企业分为三种类型：原料生产商、部件生产商和最终成品生产商，三者之间的关系如下。

(一)原料生产商：

原料生产商，我们定义为在电子类仪器产业链中最上游的材料供应商，原料生产商所提供的原料应该是满足电子类仪器特殊技术要求的相关原材料。从生产过程上来说，无论在原料进厂时，还是在成品出厂时，都可以按照X荧光分析技术的要求对样品进行处理。

(二)部件生产商：

从各种基础原料开始，到生产出能够完成独立功能的部件，处于此环节的生产企业，我们定义为部件生产商。从应用X荧光分析仪的角度来说，部件生产商的原料进厂时可以对样品进行处理，而部件出厂检验时一般很难或不可能对样品进行特殊处理。

(三)最终成品生产商：

最终成品生产商是整个产业链的最后一个环节，也是有害元素检测和控制的最后一个环节。在这个环节中，绝大多数的进厂部件和几乎所有的出厂产品都不能按照X荧光分析技术的要求对被测量对象进行技术处理。

当然，以上的分类并不是绝对的；很多情况下，同一家企业会涵盖或者交叉以上描述的多个生产环节，我们只是从应用X荧光分析技术的角度提供一个分类的原则，具体情况要结合企业本身的情况进行分析。

由于X荧光分析技术具有快速、准确、无需复杂制样过程、测量成本极低等突出优点，所以X荧光分析仪特别适用于对整个生产过程中有害元素(铅、汞、镉、铬、溴)的含量进行检测和控制。但对于不同的生产环节和生产阶段，应该结合不同类型X荧光分析技术的特点，进行有效合理的选择和配置。

从一般意义的控制理论上说，为了使最终控制目标更为可靠，上游产品的控制指标应该比下游产品更为准确和严格；因此，我们结合控制理论、生产过程的控制要求、X荧光分析技术的特点、仪器购买和使用成本等多方面进行综合考虑，提出以下配置方案：

对于X荧光分析仪的技术性能指标，我们应该有一个客观和正确的理解和认识。目前，市场上能量色散(Si-PIN型)X荧光分析仪的生产商(包括国内的和国外的)都在自己的市场宣传和资料上提出了1～2ppm的技术指标，但从技术上，客观的说，在实际的应用中，这个精度是根本无法达到的；在实验室里，针对特殊的基体材料，特殊的测量元素，特殊的元素含量范围，特殊的测量条件和较长的测量时间下，经过特别处理的样品，从理论上来说可以达到1～2ppm的测量精度，但在实际应用中，我们根本无法去满足这么多的“特殊”；因此，这种技术指标根本是没有意义的，在实际应用中，千万不要以为我们所得到的测量数据有这么高的精度，否则，会给我们的工作和企业带来巨大的损失。

X荧光分析仪技术性能的测试方法及选购：

X荧光分析是一项涉及诸多技术领域、非常复杂的专业技术，对X荧光分析仪的评价也有许多专业的技术指标；但对于绝大多数使用X荧光分析仪的用户来说，我们不可能、也没有必要对这项技术本身有非常深入的了解，我们最应该关注的是仪器实际的使用效果，仪器测量数据的质量。作为一位X荧光分析仪器生产企业的专业人士，本文作者给大家推荐一种评价和比较X荧光分析仪质量指标的，比较简单和直接的方法，供大家参考：

步骤一：准备3～5个自己企业的，需要进行检测的样品，必须有权威部门测量数据，而且各个样品中各有害元素的含量是有差别的。

步骤二(仪器稳定性测试)：将各种有害元素居中的样品用仪器进行测量，连续测量21次(即95﹪的置信度)，这21次的结果波动误差范围基本上反映了正常使用时，仪器测量的误差范围；此误差范围应该小于我们要求的测量误差。

步骤三(仪器分辨能力测试)：用“步骤二”测量时使用的仪器工作曲线，逐个对准备好的样品进行测量，测试结果的规律应该与已知的含量结果的规律有较好的一致性(即较好的线性关系)；则说明仪器具有较好的分辨能力。

特别注意的是，在步骤二、步骤三的测试中，分析数据的绝对数并不重要，关键在于各个样品分析数据之间的统计规律。

步骤四(仪器的质量保证)：应该对仪器生产商的技术实力、售后服务能力进行考察；特别应该要求仪器生产商或仪器销售商针对不同的测量对象和测量条件，提出具体细致的技术方案；不要轻信仪器生产商或销售商这样的宣传：“我们的仪器质量好，测量精度高，什么都可以测准”；事实是，由于X荧光分析的技术特点，对于不同的测量样品和不同的应用要求，测试方法一定是有区别的，这就要求仪器生产商给予使用者足够的技术支持和技术指导。

最后，针对用户在X荧光分析仪的选购和使用时应特别注意的问题，提供几点个人的看法，谨供参考。

1、如何客观看待和评价进口、国产仪器的质量水平：

随着由深圳市力先达科技有限公司生产的，中国完全自主知识产权的能量色散X荧光分析仪的成功应用，特别是开放式分析软件的开发成功，从X荧光