Der ROHSXRF-Analyzer basiert auf der Röntgenfluorescenz-Spektraltechnologie (XRF), die durch die Anregung der charakteristischen Röntgenfluorescenz der Elemente in der Probe eine beschädigungsfreie und schnelle Erkennung erreicht. Seine Kernprinzipien und Schlüsseltechnologien sind wie folgt:
1. Stimulation und Fluoreszenzstrahlungsmechanismus
Primäre Röntgen-Stimulation
Ein in das Instrument eingebautes Röntgenrohr (wie das Rh-Ziel) erzeugt hochenergetische primäre Röntgenstrahlen, die nach der Durchdringung der Probenoberfläche mit den Elektronen der inneren Schicht des Atoms interagieren. Wenn die Röntgenenergie die Elektronenbindungsenergie übersteigt, werden die Elektronen der inneren Schicht (wie die K-Schicht) herausgeschlagen, um ein Loch zu bilden und das Atom in einen angeregten Zustand zu gelangen.
Merkmale der Fluoreszenz-Emission
Atome im angeregten Zustand sind instabil, die äußeren Elektronen (wie die L-Schicht) springen, um die Löcher zu füllen und die geringe Energie freizugeben, um die charakteristische Röntgenfluorescenz zu bilden. Beispielsweise beträgt die Kα-Fluoreszenz-Energie von Blei (Pb) 74,97 keV und Cadmium (Cd) 23,17 keV, die Fluoreszenz-Energie verschiedener Elemente hat Eigenschaften, die einen "elementaren Fingerabdruck" bilden.
Detektion und Analyse von Fluoreszenzsignalen
Energy Diffusion (EDXRF) Erkennung
Fluoreszenz-Energie wird direkt mit Silizium-Drift-Detektoren (SDD) gemessen und mit Multikanal-Analyzern (MCA) in ein Energiespektrogramm umgewandelt. Die horizontale Achse ist die Energie (keV), die Längsachse ist die Zählrate, die Spitzenposition entspricht der Elementart und die Spitzenfläche ist positiv mit dem Gehalt korreliert.
Erkennung von Wellenlängenfarbstreuung (WDXRF)
Durch die Trennung der Fluoreszenz nach Wellenlänge durch einen Kristallspekter scannt der Detektor Punkt für Punkt, um das Spektrum zu erhalten. Die WDXRF-Auflösung ist höher, aber die mechanisch drehbaren Teile und die Analysegeschwindigkeit sind langsamer.
Quantitative Analysetechnik
Grundparametermethode (FPM)
Berechnung der Fluoreszenz-Intensität auf der Grundlage eines theoretischen Modells in Kombination mit Korrekturen von Probenmatriseffekten (z. B. Absorption-Verstärkung-Effekt) für komplexe Probenmatrise.
Erfahrungskoeffizientmethode
Erstellen Sie Kalibrierkurven mit Standardproben und bestimmen Sie den Elementgehalt durch Regressionsanalyse. Zum Beispiel bei der Erkennung des Bleigehalts in einer Leiterplatte muss eine Probe ausgewählt werden, die dem Probenmateris (z. B. Epoxyharz) entspricht.
Technik zur Analyse ohne Proben
Der Gerätehersteller speichert Standard-Probendaten im Voraus und der Anwender ermöglicht eine schnelle Überprüfung durch Drift der Referenzprobenkorrikturinstrumente. Diese Methode hat jedoch eine begrenzte Genauigkeit bei leichten Elementen wie Chlor und Brom.
Technische Vorteile und Anwendungsszenarien
Hauptvorteile
Zerstörungsfreie Prüfung: keine Zerstörung der Probe erforderlich, geeignet für das Screening von Fertigprodukten.
Schnelle Analyse: Eine einzelne Prüfung dauert nur Sekunden bis Minuten.
Synchronisierung mit mehreren Elementen: Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom, polybromdiphenylether und andere Elemente können gleichzeitig nach der RoHS-Richtlinie erkannt werden.
Typische Anwendungen
Elektronikherstellung: Erkennung gefährlicher Stoffe in Leiterplatten und Steckverbindern.
Spielzeugindustrie: Screening auf Schwermetalle (wie Antimon, Arsen) in Kinderspielzeug.
Umweltüberwachung: Analyse der Schwermetallverschmutzung im Boden und im Wasser.
Einschränkungen und Verbesserungsrichtungen
Erkennungsgrenzen und Substratstörungen
Die Messgrenzen für leichte Elemente wie Chlor und Brom sind hoch und erfordern Vakuum oder Helium, um die Luftabsorption zu reduzieren. Komplexe Matrixproben benötigen eine verbesserte Genauigkeit in Kombination mit Laserablösung (LA-ICP-MS).
Herausforderungen bei der Detektion von sechswertigem Chrom
XRF kann den Preiszustand von Chrom nicht unterscheiden und erfordert eine ergänzende Analyse durch chemische Titration oder Röntgenabsorption (XANES).
Der ROHSXRF-Analyzer bietet ein effizientes und zuverlässiges technisches Mittel zur Prüfung der Umweltkonformität durch die präzise Anregung und Erkennung der Elementcharakteristikfluoreszenz und ist ein Schlüsselinstrument für die grüne Transformation der Elektronikindustrie.