1996年至1998年兩年時(shí)間里, 歐洲電氣設備循環(huán)工業(yè)委員會(huì ) (ICER-The Industry Council For Electronic Equipment Recycling) 調查顯示:電子電氣廢棄物的容量正以每年3%-5%的速度增長(cháng), 并且電子電氣設備中使用的一系列的材料和物質(zhì), 對環(huán)境構成了破壞性的潛在危險。由此, 電子電氣產(chǎn)品有毒有害物質(zhì)限制使用條例浮出水面, 經(jīng)過(guò)歐盟及業(yè)界多年討論和論證, Ro HS指令在2003年2月13日正式公布, 即《歐盟議會(huì )和歐盟理事會(huì )關(guān)于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質(zhì)的2002/95/EC號指令》。其目的在于消除電子電氣產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚六項物質(zhì), 并重點(diǎn)規定了各項指標的限值, 即鉛、汞、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚的含量不得超過(guò)0.1%, 鎘的含量不得超過(guò)0.01%[1]。2011年新的Ro HS指令 (歐洲議會(huì )和歐盟理事會(huì )關(guān)于限制某些有害物質(zhì)在電子電氣設備中使用的第2011/65/EU號指令) 出臺, 明確規定了電子電氣產(chǎn)品的范圍。2015年6月4日, 歐盟公報發(fā)布Ro HS2.0修訂指令 (EU) 2015/863, 正式將鄰苯二甲酸二 (2-乙基己基) 酯 (DEHP) 、鄰苯二甲酸甲苯基丁酯 (BBP) 、鄰苯二甲酸二丁基酯 (DBP) 、鄰苯二甲酸二異丁酯 (DIBP) 列入附錄Ⅱ限制物質(zhì)清單中, 規定各項物質(zhì)的含量不得超過(guò)0.1%, 至此Ro HS指令共十項管控物質(zhì)。目前, Ro HS檢測中, X射線(xiàn)熒光光譜儀 (XRF) 作為一種快速的、低成本、非破壞性的檢測手段, 已被廣泛采用。
1 X射線(xiàn)熒光光譜儀
X射線(xiàn)熒光光譜儀 (XRF) 是一種可以對多元素同時(shí)測定的儀器。當X射線(xiàn)激發(fā)樣品時(shí), 被測元素原子的內層電子發(fā)生能級躍遷而發(fā)出次級X射線(xiàn) (X-熒光) 。根據其波長(cháng)和能量的不同, 分為波長(cháng)型X射線(xiàn)熒光光譜儀 (WDXRF) 和能量型X射線(xiàn)熒光光譜儀 (EDXRF) 。二者區別如表1所示[2]。
由表1可以看出, 和波長(cháng)色散熒光光譜儀相比, 能量色散熒光光譜儀結構簡(jiǎn)單, 功率小, 高壓電源及冷卻系統的成本低、壽命長(cháng)、故障率低、維護量小, 對樣品要求低, 能夠快速便捷地進(jìn)行定性、半定量和定量分析。
表1 WDXRF和EDXRF的區別 下載原表
2 能量色散熒光光譜儀 (EDXRF) 的優(yōu)勢及應用
能量色散熒光光譜儀在元素分析上具有很大的優(yōu)點(diǎn):a) 儀器設備結構簡(jiǎn)單, 操作簡(jiǎn)便, 對環(huán)境要求比較低;b) EDXRF對重金屬元素分析效果好, 在Ro HS檢測中特別適用;c) 可以同時(shí)分析幾十種元素, 結果可一次顯示;d) 對樣品要求低, 制樣簡(jiǎn)單, 操作方便;e) 對樣品所含元素定性分析速度快, 測試譜圖直觀(guān), 一目了然;f) 對樣品測試屬于無(wú)損測試, 測試樣品后不會(huì )改變樣品的任何物理、化學(xué)特性;g) 測試樣品速度快, 一般一個(gè)樣品中多個(gè)元素的測量只需要1-3分鐘就可測試完成;h) 滿(mǎn)足X熒光光品要求, X熒光可以達到高準確度測量, 并可以與化學(xué)分析相媲美;i) 樣品分析成本低, 儀器的運行和維護費用低。
基于EDXRF的上述優(yōu)勢, 其廣泛應用于電子、材料、化學(xué)工業(yè)、鋼鐵行業(yè)、礦業(yè)、石油煤炭、環(huán)境、黃金首飾檢測、RoHS檢測等方面。例如:EDXRF可用來(lái)分析銅合金中Cu、Sn、Ni、Zn等元素;可進(jìn)行磁鐵礦粉中鐵及其雜質(zhì)元素的同時(shí)分析;也可對金屬表面鍍層進(jìn)行鍍層厚度分析;可實(shí)現Ro HS中有害物質(zhì)Pb、Cd、Hg、Cr、Br的快速篩選等。
3 EDXRF在RoHS檢測中的具體應用
RoHS指令管轄的電子電氣產(chǎn)品類(lèi)別主要有:大型家用電器、小型家用電器、信息技術(shù)和遠程通訊設備、消費類(lèi)設備、照明設備、電氣和電子工具、玩具、休閑和運動(dòng)設備、醫療設備、監測和控制設備包括工業(yè)用監測和控制設備、自動(dòng)售貨機等[3]。能量色散熒光光譜儀作為一種快速分析手段, 在實(shí)際生產(chǎn)、檢測中有著(zhù)很大的實(shí)用價(jià)值, 已被廣泛應用于地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查、工業(yè)過(guò)程分析、商業(yè)檢測等。
由此可見(jiàn), 上述各類(lèi)產(chǎn)品在應對Ro HS檢測時(shí)中面臨的測試樣品量大, 成本高, 對企業(yè)來(lái)說(shuō)無(wú)疑要費時(shí)費力。然而EDXRF作為快速篩選的一種手段, 利用其對產(chǎn)品中各個(gè)零部件進(jìn)行風(fēng)險性評估, 根據經(jīng)驗判斷出部件是否符合RoHS規定, Ro HS檢測的風(fēng)險性評估如表2所示[4]。王成學(xué)[5]等人分析了EDXRF在電動(dòng)行業(yè)的具體應用, 通過(guò)對拆分后電動(dòng)工具的各元件進(jìn)行EDXRF篩選, 并對每個(gè)元件進(jìn)行風(fēng)險評估, 同時(shí)也分析比對了EDXRF與AAS測試數據, 結果表明EDXRF作為ROHS篩選的一種手段, 是切實(shí)可行的一種方法, 分析速度快, 試樣不需要復雜的前處理, 對大部分試樣屬于無(wú)損檢測。張新[6]等人研究了能量色散X射線(xiàn)熒光光譜儀測定聚合物中的鎘、鉛、汞、鉻、溴, 結果表明, 利用此法測定聚合物中的有害元素, 準確可靠, 前處理簡(jiǎn)單, 投入成本低, 其檢出限遠低于定量篩選條件的要求, 檢測結果令人滿(mǎn)意。[7]等人利用能量色散X射線(xiàn)熒光光譜儀測定電子電器銅制品中的微量鉛, 結果表明, 通過(guò)使用單色光作為激發(fā)光源, 降低初級X射線(xiàn)對測試的影響, 能有效提高測試精度, 該方法測得的鉛含量, 其結果可與原子吸收光譜法相媲美。劉春榮[8]等人利用EDXRF分析了聚合物 (PVC、塑膠等) 、合金 (鐵基、鋁基、銅基等) 、電子元器件 (PCB、電阻、電容器等) 三類(lèi)樣品的篩選結果, 結果表明用EDXRF法做Ro HS檢測能夠達到標準的要求, 減少了工作量, 降低了成本。另外, 對于便攜式的EDXRF, 在Ro HS檢測中也有著(zhù)很大的應用。華麗[9]等人分析了便攜式EDXRF在Ro HS符合性實(shí)踐中的應用, 結果表明, 采用便攜式EDXRF對大量電子電氣產(chǎn)品進(jìn)行初步篩選, 速度快, 無(wú)需化學(xué)制樣, 特別適用于對貴重的、復雜的電子電氣產(chǎn)品或零部件進(jìn)行分析, 采用參數擬合法消除雜元素光譜干擾, 提高檢測靈敏度和精密度。
表2 RoHS檢測中不同材料中限用元素的篩選限值 下載原表
備注:合格 (P) -所有元素的分析結果都低于設定的限值, 則結果為合格。不合格 (F) -所測元素中某個(gè)元素的測試結果高于設定的最高限值, 則結果為不合格。不確定 (X) -所測元素的測試結果在設定的限值和最高限值之間, 則結果為不確定, 需要進(jìn)行精確測試。σ-測試結果的標準偏差。
4 結語(yǔ)
綜上所述, 能量色散X射線(xiàn)熒光光譜儀 (EDXRF) 具有儀器結構簡(jiǎn)單, 功率小, 壽命長(cháng)、故障率低、維護量小, 對樣品要求低, 分析速度快等優(yōu)點(diǎn), 在Ro HS檢測中作為初篩的一種手段, 無(wú)論是在企業(yè)生產(chǎn)還是商業(yè)檢測中都起舉足輕重的作用, 不僅能夠獲得比較可靠的檢測結果, 更重要的是為企業(yè)和檢測機構節約了成本, 節省了時(shí)間。因此, 能量色散X射線(xiàn)熒光光譜儀 (EDXRF) 是Ro HS檢測中的一種手段, 能快速有效地對樣品進(jìn)行風(fēng)險性評估, EDXRF在Ro HS檢測中發(fā)揮著(zhù)巨大的作用。
地址：江蘇省昆山市玉山鎮中華園西路1888號
郵箱：rohsxrf@126.com
傳真：
聯(lián)系人：劉先生