XRF的工作原理及其在線束行業(yè)中的應(yīng)用

摘 要：文章敘述了線束行業(yè)在應(yīng)對(duì)RoHS指令限制的6種有害物質(zhì)的情況。熒光X射線（XRF）分析儀在線束行業(yè)應(yīng)對(duì)RoHS所起的作用，以及其工作原理。在RoHS實(shí)施幾年后的今天，XRF應(yīng)用的利弊分析，以及線束行業(yè)面對(duì)RoHS發(fā)展的新挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：RoHS；線束行業(yè)；熒光X射線分析儀

1 前言

自2006年7月1日歐盟頒布的RoHS指令正式實(shí)施以來，對(duì)整個(gè)電子電器產(chǎn)品的生產(chǎn)制造企業(yè)帶來了一定的影響。在全球環(huán)境變得越來越惡劣的情況下，我們必須承認(rèn)工業(yè)的迅速發(fā)展造成了今日嚴(yán)重的環(huán)境問題，各國對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求是大勢(shì)所趨。環(huán)境的保護(hù)成為各國共同的責(zé)任和義務(wù)。線束行業(yè)是電子電器產(chǎn)品最基礎(chǔ)的行業(yè)之一，本文主要介紹XRF在線束加工行業(yè)中應(yīng)對(duì)RoHS所起的積極作用，從而闡述線束行業(yè)在面對(duì)RoHS指令的行動(dòng)。

2 RoHS指令的概要及對(duì)線束行業(yè)的影響

2.1 RoHS指令簡(jiǎn)介

RoHS指令適用大型家用電器、小型家用電器、信息技術(shù)和遠(yuǎn)程通信設(shè)備、用戶設(shè)備、照明設(shè)備、電氣電子工具、玩具休閑和運(yùn)動(dòng)設(shè)備、自動(dòng)售貨機(jī)等八大類產(chǎn)品，主要對(duì)這些產(chǎn)品中的鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、六價(jià)格（Cr6+）、多溴聯(lián)苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）含量進(jìn)行限制。它是歐盟的一項(xiàng)指令，對(duì)進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的電子電器產(chǎn)品提出的一個(gè)準(zhǔn)入要求。只有達(dá)到這項(xiàng)要求的電子電器產(chǎn)品才能獲準(zhǔn)進(jìn)入歐盟市場(chǎng)，在歐盟市場(chǎng)占得一席之地。

2.2 線束行業(yè)介紹

線束是指電路中連接各電氣設(shè)備的接線部件，由絕緣護(hù)套、接線端子、導(dǎo)線及絕緣包扎材料等組成。為了便于安裝、維修，確保電氣設(shè)備能在最惡劣的條件下工作，將各電氣設(shè)備所用的不同規(guī)格、不同顏色的電線通過合理的安排，將其合為一體，并用絕緣材料把電線捆扎成束，這樣完整、又相對(duì)可靠。雖然是一個(gè)技術(shù)含量不高的行業(yè)，但是在電氣電子設(shè)備中不可或缺的組成部分。并在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，線束仍將在電子電器設(shè)備的制造運(yùn)用過程中發(fā)揮著其特有的作用。線束行業(yè)的企業(yè)也將在競(jìng)爭(zhēng)越加激烈的環(huán)境中，迎接挑戰(zhàn)并迎接更加嚴(yán)峻的來自環(huán)境的要求。

2.3 RoHS指令對(duì)線束行業(yè)的影響

遵從RoHS指令將使得整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生重大變革，包括供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商和廢料回收商等。產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的廠商不得不改變其原材料，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝，并對(duì)原材料進(jìn)行測(cè)試。中國企業(yè)出口產(chǎn)品的成本勢(shì)必將大幅度提高，原先的價(jià)格優(yōu)勢(shì)將蕩然無存，這對(duì)中國眾多生產(chǎn)規(guī)模有限的相關(guān)企業(yè)而言，可能面臨被市場(chǎng)淘汰的危險(xiǎn)。歐盟的RoHS指令對(duì)于歐盟國家來說是一個(gè)環(huán)境方面的保障，對(duì)于我國很多的電子電器生產(chǎn)廠商來說無疑是多了一個(gè)壁壘。對(duì)于電子電器中使用頻率非常高的線束來說，也加入了這個(gè)被要求的范疇，對(duì)于線束行業(yè)來說也是一個(gè)要求技術(shù)改進(jìn)、材質(zhì)變化、工藝進(jìn)步的要求。對(duì)于線束行業(yè)來說是不小的考驗(yàn)，也使得線束行業(yè)本身的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈的。

在企業(yè)生產(chǎn)成本上來說，為應(yīng)對(duì)RoHS指令，生產(chǎn)加工出符合RoHS指令要求的產(chǎn)品，就必須在全生產(chǎn)鏈上對(duì)投入所使用的材料嚴(yán)格控制六類物質(zhì)含量符合RoHS要求。對(duì)于線束行業(yè)來說，主要是電線的裁剪、端子的壓接、以及根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求對(duì)電線的排列組合。所以在線束行業(yè)來說，控制好原料的收入，就可以控制好產(chǎn)品的符合性。

3 XRF介紹

3.1 XRF原理介紹

XRF是一項(xiàng)非破壞性的元素定性和定量分析的技術(shù)，其原理是根據(jù)被入射X光提升到激發(fā)態(tài)的樣品，在回復(fù)到基態(tài)時(shí)，所放射的X光熒光，具有因元素種類和含量不同而有不同的波長(zhǎng)X光射線的特征。根據(jù)量子理論，X設(shè)想可以看成由一種量子或光子組成的粒子流，每個(gè)光具有的能量為E=hν=h C/λ，式子中E為X射線光子的能量，單位為keV；h為普朗克常數(shù)；ν為光波的頻率；C為光速。因此，只要測(cè)出熒光X射線的波長(zhǎng)或者能量，就可以知道元素的種類，這就是熒光X射線定性分析的基礎(chǔ)。此外，熒光X射線的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的含量有一定的關(guān)系，據(jù)此，可以進(jìn)行元素定量分析。

3.2 XRF在RoHS指令上的作用和特點(diǎn)

3.2.1 應(yīng)對(duì)RoHS指令的X射線熒光分析儀的特點(diǎn)

X射線熒光分析儀的特點(diǎn)可以涵蓋為以下幾點(diǎn)：第一，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的各種用于RoHS分析的X射線熒光分析儀一般采用能量色散；第二，儀器體積小，重量輕；第三，大多采用高性能Si-PIN檢測(cè)器或SDD（硅漂移）檢測(cè)器，配備電子制冷器，無需液氮冷卻；第四，不僅可以用于RoHS分析，測(cè)定Cd，Pb，Hg，Cr，Br，而且可用于日常的檢測(cè)，如金屬、合金、塑料、玩具、土壤中元素的檢測(cè)；第五，功率小，耗電少。

X射線熒光分析檢測(cè)儀器（XRF）作為一種快速分析手段，為我國的相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)提供了一種可行的、低成本的、并且是及時(shí)的，檢測(cè)、篩選和控制有害元素含量的有效途徑。其具有無需對(duì)樣品進(jìn)行特別的化學(xué)處理、快速、方便、測(cè)量成本低等明顯優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)相關(guān)企業(yè)中的過程控制和檢測(cè)中起了一定的積極作用。

3.2.2 X射線熒光分析儀在應(yīng)對(duì)RoHS指令上的作用

X射線熒光分析儀因?yàn)樗軌驅(qū)oHS限定的五種的元素進(jìn)行檢出和測(cè)定，所以在各個(gè)相關(guān)企業(yè)中應(yīng)對(duì)RoHS指令過程中，起到過程控制和檢測(cè)的功效。一般企業(yè)來說，通常在入庫檢查的時(shí)候，利用X射線熒光分析儀器對(duì)進(jìn)料進(jìn)行RoHS檢測(cè)，以滿足進(jìn)入生產(chǎn)鏈的材料所含有的重金屬Cd，Pb，Hg，Cr，以及Br的含量能夠達(dá)到RoHS標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 XRF在線束行業(yè)中應(yīng)對(duì)RoHS指令的作用

線束加工行業(yè)是將電線裁剪成客戶要求的長(zhǎng)度，然后進(jìn)行打端子，插入插座、套入套管、焊接、焊錫等一些列的加工方式的加工行業(yè)。所以在線束行業(yè)中，如何控制產(chǎn)品在進(jìn)入客戶端時(shí)是能夠滿足RoHS指令的要求，因?yàn)榫€束加工行業(yè)的生產(chǎn)制造過程中基本沒有新的元素進(jìn)入生產(chǎn)鏈，所以只要在材料受入的時(shí)候，能夠達(dá)到RoHS要求就能夠滿足客戶以及市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品的要求。所以通常的線束行業(yè)將X射線熒光分析儀器放在受入檢查處，作為對(duì)材料進(jìn)入生產(chǎn)線前的檢查。從而使得進(jìn)入生產(chǎn)鏈的材料是符合RoHS要求的。以下是上海某線束加工公司利用X射線熒光分析儀圖例。由圖例可以看出X射線熒光分析儀在檢測(cè)入庫材料RoHS符合性的情況。（參見附圖實(shí)際能譜圖以及檢測(cè)條件等）

統(tǒng)計(jì)結(jié)果如上，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看五種物質(zhì)的含量均符合RoHS指令的要求，所以判定該材料為RoHS合格品。線束加工行業(yè)將XRF作為受入檢查的一部分，通過對(duì)進(jìn)料的抽樣檢測(cè)來判定材料的合格性。

以上海某電線有限公司為例：以下是檢測(cè)的判定標(biāo)準(zhǔn)（見表1）

在RoHS正式實(shí)施7年的時(shí)間內(nèi)，通過XRF的利用基本可以滿足應(yīng)對(duì)RoHS指令的要求。雖然2011年7月1日新版的RoHS已經(jīng)公布，但在生產(chǎn)環(huán)節(jié)線束加工行業(yè)還說，在未來的幾年時(shí)間內(nèi)XRF還將發(fā)揮其在RoHS檢測(cè)中的積極作用。目前，線束加工企業(yè)需要做的事情是緊密結(jié)合RoHS指令要求，隨時(shí)跟進(jìn)新的要求標(biāo)準(zhǔn)，有效結(jié)合體系操作，從而確保產(chǎn)品符合RoHS要求。通常情況下企業(yè)自行制訂的判定標(biāo)準(zhǔn)要比RoHS管理規(guī)定值更為嚴(yán)格，這樣能夠在控制環(huán)境不合格材料流入生產(chǎn)鏈上取得比較好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]彭堅(jiān)，RoHS指令相關(guān)檢測(cè)技術(shù)[J]. 家電科技，2005（4）：54-56.

[2]劉春，符斌， X射線熒光光譜儀在RoHS分析上的應(yīng)用.有色金屬，2008

[3]陶光儀，卓尚軍，等.X射線熒光光譜分析[M].北京：科學(xué)出版社，2003

[4]曾國利.能量色散X射線熒光分析方法[M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1998.