能量色散 X 射线荧光光谱仪在元素定性与定量分析中的应用研究

摘要：

能量色散 X 射线荧光光谱仪（EDXRF）利用试样受高能 X 射线激发后发射特征 X 射线的物理现象，根据不同元素特征 X 射线波长的不同来测定试样所含元素，通过对比不同元素谱线的强度来测定试样中元素的含量。本文以力汕 LISUN EDX-2A 能量色散 X 射线荧光光谱仪为例，阐述其工作原理、系统构成、定量分析方法及在 RoHS 测试、合金分析和镀层测厚中的典型应用，并通过表格给出常用元素特征谱线能量、RoHS 限量值及仪器主要参数，为电子电气产品有害物质筛选与材料成分检测提供技术参考。

1 引言

随着电子电气产品环保法规（RoHS）的不断强化以及材料成分检测需求日益精细，快速、无损、多元素同时测定的分析手段受到广泛关注。X 射线荧光光谱法（XRF）作为《电子信息产品中有毒有害物质的检测方法》（SJ/T 11365-2006）规定的快速筛选方法，可在数分钟内完成对铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、溴（Br）等元素含量的测定。能量色散 X 射线荧光光谱仪以检测器直接按能量区分谱线，无需分光晶体，结构紧凑、测试快捷，是当前 RoHS 筛选与合金分析的常用仪器。力汕 LISUN EDX-2A 能量色散 X 射线荧光光谱仪正是兼具 RoHS 测试、元素分析、镀层测厚三种功能的典型设备。

2 工作原理

能量色散 X 射线荧光光谱仪的核心原理可归纳为两点：一是**定性依据**—— 当试样受 X 射线管产生的原级 X 射线照射时，试样原子内层电子被激发并跃迁，外层电子补位时释放出能量等于两能级之差的特征 X 射线。由于不同元素的原子结构不同，其发射的特征 X 射线波长（能量）亦不同，故可根据特征谱线的波长（能量）判定试样所含元素；二是**定量依据**—— 在相同激发与测量条件下，某元素谱线的强度与该元素在试样中的含量成正比，故通过对比不同元素谱线的强度即可测定试样中元素的含量。EDX-2A 配置高分辨探测器与多道分析系统，将采集到的特征 X 射线光子按能量分布计数，形成能谱图，再经软件对谱峰进行识别与面积积分，完成定性与定量。

表 1 给出 RoHS 常用检测元素特征 X 射线谱线的能量与波长。

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RoHS测试仪 (EDXRF) EDX-2A

3 仪器系统与主要参数

EDX-2A 能量色散 X 射线荧光光谱仪由 X 射线激发源、样品仓、高分辨探测器、多道分析器及数据处理软件构成，并内置高清摄像头与舱内照明，可实时观察样件测试位置。仪器主要技术参数见表 2。

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4 定量分析方法

定量测定采用 “标准样品校正 — 谱线强度对比” 思路。首先以已知含量的标准样品建立工作曲线，即元素含量与特征谱线净强度的函数关系；随后测定未知样品时，仪器依据测得的谱线强度反查工作曲线，即可得出元素含量。针对 RoHS 筛选，可按 SJ/T 11365-2006 采用相应标准样品对 Pb、Hg、Cd、Cr、Br 五种元素精确测试。EDX-2A 出厂即含纯银样品及欧盟标样（附欧盟校准证书），便于用户进行校正与自检。RoHS 指令（2011/65/EU，RoHS 2.0）对均质材料中有害物质的限量要求见表 3。

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5 典型应用

EDX-2A 一台设备兼具三种典型应用：其一，RoHS 测试（型号 EDX-2A、EDX-2AB、EDX-2AC、EDX-2ABC、EDX-2T），适用于电子电器产品、元器件、塑料及塑件的 RoHS 1.0 检测；其二，合金分析（EDX-2AB、EDX-2ABC、EDX-2T），可测铁、铜、不锈钢、黄金、铂金等，非真空状态可测 S 至 U 元素，真空状态可测 Na 至 U 元素，并输出元素含量的绝对值；其三，镀层测厚（EDX-2AC、EDX-2ABC、EDX-2T），通过测定镀层元素特征谱线强度推算镀层厚度绝对值，适用于电镀层、涂镀层的质量监控。该系列具备高分辨率、欧美进口核心部件、电源过流与短路保护、自动控制测试等优点，已在行业长期应用中形成完善的售后技术支撑。

6 结论

能量色散 X 射线荧光光谱仪以特征 X 射线波长定元素、以谱线强度定含量，实现无损、快速、多元素同时检测。力汕 LISUN EDX-2A 通过软件配置即可切换为 RoHS 测试仪、金属元素分析仪与涂层测厚仪，检测范围覆盖 2 ppm–99.99%，可满足电子电气产品有害物质筛选、合金成分鉴定及镀层厚度测量等多样化需求，是实验室与产线质量控制的可靠工具。