Istraživanje kvalitativne i kvantitativne analize elemenata korištenjem EDXRF spektrometra

Sažetak:

EDXRF spektrometar (Energetski disperzivni rendgenski fluorescentni spektrometar) temelji se na fizičkom fenomenu da se karakteristične rendgenske zrake emitiraju kada se uzorci pobude visokoenergetskim rendgenskim zrakama. Identificira elemente sadržane u uzorku prema razlici u valnim duljinama karakterističnih rendgenskih zraka različitih elemenata i određuje sadržaj elemenata u uzorku usporedbom intenziteta spektralnih linija različitih elemenata. Uzimajući LISUN EDX-2A EDXRF spektrometar kao objekt istraživanja, ovaj rad opisuje njegov princip rada, sastav sustava, metodu kvantitativne analize i tipične primjene u RoHS ispitivanju, elementarnoj analizi i mjerenju debljine premaza. Tablice su dane s popisom karakterističnih spektralnih energija uobičajenih elemenata, RoHS graničnih vrijednosti i glavnih parametara instrumenta, kako bi se pružile tehničke reference za probir opasnih tvari i detekciju sastava materijala električnih i elektroničkih proizvoda.

1 Uvod

S kontinuiranim pooštravanjem propisa o zaštiti okoliša, poput RoHS-a za električne i elektroničke proizvode, te rastućom potražnjom za preciznim otkrivanjem sastava materijala, brze, nerazorne i simultane metode višeelementne analize privukle su široku pozornost. Kao brza metoda probira specificirana u *Metodi ispitivanja opasnih tvari u elektroničkim informacijskim proizvodima* (SJ/T 11365-2006), rendgenska fluorescentna spektrometrija (XRF) može dovršiti određivanje olova (Pb), žive (Hg), kadmija (Cd), kroma (Cr), broma (Br) i drugih elementarnih sadržaja u roku od nekoliko minuta. EDXRF spektrometar izravno razlikuje spektralne linije detektorom na temelju energije bez disperzivnih kristala. Ima kompaktnu strukturu i brzo mjerenje te je postao uobičajeni instrument za RoHS probir i analizu legura. LISUN EDX-2A EDXRF spektrometar je tipičan uređaj koji integrira tri funkcije: RoHS testiranje, elementarnu analizu i mjerenje debljine premaza.

2 Načelo rada

Osnovni princip rada EDXRF spektrometra može se sažeti u dva aspekta. Prvo, kvalitativna identifikacija: kada se uzorak ozrači primarnim X-zrakama generiranim rendgenskom cijevi, elektroni unutarnje ljuske atoma u uzorku se pobuđuju i prelaze. Elektroni vanjske ljuske popunjavaju praznine i oslobađaju karakteristične X-zrake čija je energija jednaka energetskoj razlici između dvije energetske razine. Zbog različitih atomskih struktura različitih elemenata, valne duljine (energije) njihovih emitiranih karakterističnih X-zraka su različite. Stoga se elementi sadržani u uzorku mogu identificirati prema valnoj duljini (energiji) karakterističnih spektralnih linija. Drugo, kvantitativno određivanje: pod identičnim uvjetima pobuđivanja i mjerenja, intenzitet spektralne linije određenog elementa proporcionalan je njegovom sadržaju u uzorku. Stoga se sadržaj elementa u uzorku može odrediti usporedbom intenziteta spektralnih linija različitih elemenata. EDX-2A opremljen je detektorom visoke rezolucije i višekanalnim sustavom za analizu. Broji karakteristične rendgenske fotone prema raspodjeli energije kako bi formirao energetski spektar, a zatim softver prepoznaje spektralne vrhove i integrira područja vrhova kako bi dovršio kvalitativnu i kvantitativnu analizu.

Tablica 1 prikazuje energiju i valnu duljinu karakterističnih spektralnih linija X-zraka uobičajeno testiranih elemenata za RoHS.

EDX-2A_RoHS ispitna oprema

3 Sustav instrumenata i glavni parametri

The EDX-2A EDXRF spektrometar sastoji se od izvora pobuđivanja X-zraka, komore za uzorak, detektora visoke rezolucije, višekanalnog analizatora i softvera za obradu podataka. Također je ugrađena kamera visoke rezolucije i osvjetljenje komore za promatranje položaja uzoraka tijekom ispitivanja u stvarnom vremenu. Glavni tehnički parametri instrumenta prikazani su u Tablici 2.

4 Metoda kvantitativne analize

Kvantitativno mjerenje usvaja strategiju „kalibracije sa standardnim uzorcima — usporedbe spektralnog intenziteta“. Prvo se koriste standardni uzorci s poznatim sadržajem za uspostavljanje radne krivulje, koja predstavlja funkcionalni odnos između elementarnog sadržaja i neto intenziteta karakterističnih spektralnih linija. Prilikom ispitivanja nepoznatih uzoraka, instrument izračunava elementarni sadržaj pretraživanjem radne krivulje na temelju izmjerenih intenziteta spektralnih linija. Za RoHS probir, odgovarajući standardni uzorci mogu se koristiti za točno ispitivanje Pb, Hg, Cd, Cr i Br u skladu sa SJ/T 11365-2006. EDX-2A isporučuje se s uzorkom čistog srebra i standardnim uzorcima EU (s EU certifikatom o kalibraciji) za kalibraciju i samoinspekciju korisnika. Granični zahtjevi za opasne tvari u homogenim materijalima prema RoHS direktivi (2011/65/EU, RoHS 2.0) navedeni su u Tablici 3.

5 Tipične primjene

The EDX-2A podržava tri tipične primjene na jednom instrumentu. Prvo, RoHS testiranje (modeli EDX-2A, EDX-2AB, EDX-2AC, EDX-2ABC, EDX-2T), pogodno za RoHS 1.0 detekciju električnih i elektroničkih proizvoda, komponenti, plastike i plastičnih dijelova. Drugo, analiza legura (EDX-2AB, EDX-2ABC, EDX-2T). Može testirati željezo, bakar, nehrđajući čelik, zlato, platinu i druge metale. Može analizirati elemente od S do U u uvjetima bez vakuuma i od Na do U u uvjetima vakuuma, te dati apsolutni sadržaj elemenata. Treće, mjerenje debljine premaza (EDX-2AC, EDX-2ABC, EDX-2T). Izračunava apsolutnu debljinu premaza mjerenjem karakterističnog spektralnog intenziteta elemenata premaza i primjenjuje se za kontrolu kvalitete galvaniziranih slojeva i premaza. Ova serija ima visoku rezoluciju, uvezene osnovne komponente iz Europe i Amerike, zaštitu od prekomjerne struje i kratkog spoja, automatsku kontrolu ispitivanja i potpunu postprodajnu tehničku podršku stečenu kroz dugogodišnju industrijsku primjenu.

6 Zaključak

EDXRF spektrometar identificira elemente karakterističnom valnom duljinom X-zraka i kvantificira elementarni sadržaj intenzitetom spektralne linije, ostvarujući nerazornu, brzu i simultanu detekciju više elemenata. LISUN EDX-2A Može se prebaciti na RoHS tester, analizator metalnih elemenata i mjerač debljine premaza putem softverske konfiguracije. Njegov raspon detekcije pokriva 2 ppm – 99.99%, zadovoljavajući raznolike zahtjeve kao što su provjera opasnih tvari za električne i elektroničke proizvode, identifikacija sastava legura i mjerenje debljine premaza. Služi kao pouzdan alat za kontrolu kvalitete u laboratorijima i proizvodnim linijama.