XRF(ROHS)检测仪选择的宝典

上一篇 / 下一篇  2011-02-17 11:52:07 / 个人分类:XRF(ROHS)检测仪选择的宝典

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  能测RoHS指令的仪器很多,而且这些仪器无论是国产的还是进口的,都是属贵重仪器。如何选择不光是费用问题,更主要的使用问题。

  对六种有害物质总量的定量检测

  一、 按日本商会欧盟分部的“依照RoHS指令的检测方法”。

  该方法建议对来料先便携式(手持式)ROHS检测仪检测,能通过的就算合格,遇到不合格的就算不合格品。对灰色区域的,需要最终判断,要用台式仪器。

  对于不同材料,使用的台式仪器各不相同。

  二、 台式X射线荧光光谱仪的选择。

  早期的台式荧光光谱仪使用液氮(LN)致冷探测器Si(Li)LN,每次使用要消耗液氮,也不方便。电致冷硅漂探测器SiPIN出现后,就成为侧RoHS光谱仪探测器的主流。液氮致冷灵敏度较容易达到要求,成本比电致冷的稍微低点,所以现在个别品牌还有液氮的。但现有的电致型都能达到RoHS要求,且有的品牌用Si(Li)PCD电致冷探测器几乎达到的ppb级水平。实际上,在有RoHS之前早就有X射线荧光光谱仪,测RoHS的要求相对来说要求并不太高,所以就派上用场了。

  以上两种探测器对测轻元素的灵敏度都不理想(所以美国NITON便携式荧光光谱仪不能测铝等轻元素)。出现了SDD电致冷探测器,提高了对轻金属元素的灵敏度,还能测硅等非金属元素,但价格相对来说又贵了许多。

  三、 X射线荧光光谱仪的种类。

  X射线荧光光谱仪有多种,以能量色散和波长色散为主。

  1. 能量色散荧光光谱仪

  能量色散型仪器最大的优点是不破坏被测的材料或产品,也不需要专业人员操作,缺点是对铬和溴是总量测定(一般不影响使用,因为很多情况可以判定,如测铬总量超标,常可知是不是六价铬超标,特别是溴,如被作为阻燃剂加入,不管是那种溴,总量超标就不合格)。

  进口或国产的各种能量色散荧光光谱仪技术水平虽有差别,但已够应对RoHS检测,用户应根据自己的能力来选购国产或进口的。

  2.波长色散荧光光谱仪。

  此种仪器的灵敏度比能量色散的高一个数量级,也就是说,所测的数据并不存在“灰色地域”,不存在测定后还需拿到检测机构复检。但仪器的价格比能量色散的贵很多,特别是进口的都在百万元以上,所以没有外国公司建议用。仪器操作和能量色散一样,不需要专业人员。

  波长型最大优点是用在原材料厂上,其测定的数据准确,给生产厂以确信的合格材料。

  缺点是,波长法需将被测材料粉碎压制成样本后测才准确。所以,用在材料厂最适合。如不制成样本(非破坏),会因材料表面形状不同而产生不同误差。

  3.能量色散和波长色散原理上的区别:

  能量色散法是将X射线激发被测所有元素的荧光简单过滤后,全部进到检测器中,利用仪器和软件来分出其中的光谱。如测的为元素周期表中相邻的两个元素,会因光谱重叠而产生测量误差。硬件决定了之后,仪器水平的高低,往往就在这里。

  波长法是因其激发出的荧光足够强,进到仪器中用来分析的光谱是单一元素(“过滤”了不需测的元素),不含其它元素的光谱,所以测量数据很准确。

  四、 关于等离子体发射光谱仪ICP(有AES或称OES火花型和质谱MS型两类,后者精度 更高)。

  现为什么许多外国ICP被介绍到中国来。两个原因:一是外国的波长荧光光谱仪价格高昂,二是我国许多环保部门、生物、制药和检测部门甚至高等院校有这方面的仪器。于是乎,外国企业宣传有那么多的中国企业、事业单位等有这方面的设备。要说明的是,这类仪器原本就不是用来测RoHS,用它来测RoHS可以说是“大材小用”。ICP的灵敏度为ppb,即十亿分之一,而RoHS要求为100-1000ppm(即万分之一到千分之一)。当X射线荧光光谱仪的精确度(ppm级)和ICP相差无几时,ICP还在那儿测(显示)ppb级数据,可以说是没意义的。日本商会欧盟分部的“依照RoHS指令的检测方法”也没提及ICP。

  如果说ICP有用的话,就是台式光谱仪测到“灰色地域”,按外国的机构或企业就要求用ICP精确测定。但要注意以下两点:

  首先,是原材料生产厂家还是使用材料厂家(制成品厂家)。若是前者,如果生产过程常出现生产出来的材料在 “灰色地域”,建议买台国产波长法X射线荧光光谱仪,免得老要送到有认证的第三方检测机构去用ICP检测,而要花大量检测费用。如原材料厂买ICP设备,不但是买设备的费用昂贵,而且以后的补充和维护需要一笔可观的开支。如果不是常发生“灰色地域”测量结果,应加强生产过程管理,消除产生出现测量“灰色地域”的结果,就完全不必考虑买ICP。特别是小企业,有时生产出的原材料并不多,拿去给第三方用ICP检测的费用还可能高于当批材料的价值。

  第二,如是使用原材料厂家(制成品厂家),基本不用买ICP设备(大型有研发能力的企业除外)。这里,如是收到原材料厂送来的原材料测量得出是“灰色地域”数据,退货处理(当然,要先与原材料厂签这方面的合同);如是自己生产过程中污染造成,就要找出原因(是工厂灰尘还是什么原因)。

  荧光光谱仪的能量色散法使用得当,就可以完成任务。特别是波长法,也就因为这样,国家质检总局和认监委把波长法列为测RoHS的方法之一(但还不能将此法推向我国众多中小企业,因价格比能量型贵很多,而且是破坏法测试)。至于ICP,重要的是:国家国家质检总局和认监委没把ICP列为测RoHS的方法!ICP测试也属破坏法,其测量时虽然很快,但其准备过程很长,整个是在实验室中才能完成,需要懂化学的专业技术人员操作,另外,购置用来作对比测试的标样如用不完,时间长了还不能再用。所以,不要轻易购买ICP来用到测RoHS上。对于原材生产厂家,要准确,就用国产波长法的就可,价格也便宜一半以上,也不需建实验室。

  大型企业做研究需买ICP。大企业可能要开发新产品、使用新材料,需用ICP。日本索尼(SONY)公司内部标准比欧盟的高很多,如是为其生产原材料或加工产品,也得用ICP。中小企业并不需ICP,特别是小企业,根本无能力添置ICP。

  可以说只有有实力的企业才使用ICP,但不完全是为了测RoHS,而是相当大的程度上是为了研发新产品或新材料。

  在这里再说一下,日本商会欧盟分部的指导方法和我国的六项标准基本相同,而IEC(国际电工委员会)在我国标准出台后也跟着出了一个标准,比较细分且用的仪器设备从高昂列起到一般的,并没有指定一定是ICP测的才接受,不要误以为仪器设备越贵越好。实际上,只要够检测极限、精度够就可以了,RoHS的要求是ppm(百万分之一)级,添置可测ppb(十亿分之一)级,对中小企业是没必要的。

  五、 ROHS检测仪的选择

  我国的中小企业选用能量色散型X射线荧光光谱仪应可以了(电镀行业除外)。其它的测试:

  1、仅测。按国家质检总局和认监委的《电子电气产品中汞的测定原子荧光光谱法》,用原子荧光光谱仪配汞空心阴极灯;

  2、测、镉和铬。按国家质检总局和认监委的《电子电气产品中铅、镉和铬的测定火焰原子吸收光谱法》,用原子吸收光谱仪配铅、镉和铬空心阴极灯。

  3、六价铬。当用能量色散X射线荧光光谱仪测出超标时,无论是电镀厂还是生产成品厂,都可用国家质检总局和认监委的《电子电气产品中六价铬的测定斑点筛选法和分光光度法》。首先用斑点筛选法(详见国家要求),这种是化学常用的办法了,只不过是国家提供给大家。如懂操作,还可以与X射线荧光光谱仪联用测出六价铬的含量。对于不锈钢,如没经电镀,不会存在六价铬,也没必要去测铬的含量,总铬肯定超标,但那全是二价铬(三价铬有小毒,六价铬是极毒)!对于线路板、螺丝螺母及其它电镀零件(还有印刷颜色材料等),总铬超标,斑点筛选法有六价铬的话,就极其可能六价铬超标。分光光度法是用双光束紫外-可见光光度计,可测出六价铬的含量。

  4、测多溴联苯和多溴联苯醚。国家质检总局和认监委的《电子电气产品中多溴联苯(PBB)和多溴联苯醚(PBDE)测定/高效液相色谱法》。因此法精度不如气相色谱-质谱法(GC-MS),所以真正要测多溴联苯和多溴联苯醚的厂家不用此仪器。国家质检总局和认监委的《电子电气产品中多溴联苯(PBB)和多溴联苯醚(PBDE)测定气相色谱-质谱法》

  这两种仪器我国还没过关,特别是后者,没开发出来。

  另外,欧盟对十溴联苯二醚豁免。但添加到10以上才有阻燃效果,如材料不纯,含其它溴,就有超标危险。所以,塑料厂不用此料做阻燃剂为好。

  一些看法供大家讨论:

  一般企业用能量色散X射线荧光光光谱仪就够了。而且,国产中有可胜任的

  国家质检总局和认监委的六项检测方法有其不足之处,特别是没对各企业直接指导。所以,目前并没全部成国内各企业的方法。原因:

  1、波长法X射线荧光光谱仪不仅是价格高(国产的也是如此),而且是破坏法,企业怎么能在破坏的情况下来检测?!只能适用于原材料厂,目前只有小型多通道X射线荧光光谱仪是波长法用于测RoHS。

  2、单测汞,对厂家没普遍指导意义。

  3、测铅、镉和铬,也没普遍指导意义。

  4、多溴联苯和多溴联苯醚是添加的阻燃剂,现已被淘汰。只不过有的小企业将旧塑料回收利用时,把含这阻燃添加剂的塑料混到新料里,造成塑料制品含多溴联苯或多溴联苯醚。所以一般企业测到溴的总量超标,不管它是一种溴还是两种溴,没必要去区别它,作为不合格原材料,完全有理由。

  花大钱去买那个进口的GC-MS(要知道,我国早就进口很多这种仪器,但不是用来生产检测的),而且还要专业务人员操作。

  5、对于包装上的颜料,可由印刷厂对原材料进行控制(用仪器检测),生产厂家要测得添置ICP才能保证测量精度,因需从包装上将其刮下来测,X射线荧光光谱仪就测不一定准。

  国内外仪器简述:

  1、国产X射线荧光光谱仪 rohs检测仪:

  能量色散型X射线荧光光谱仪EDX 2800 EDX 3000DEDX3600B(美国Si-PIN探测器)样品-塑料、金属、薄膜、粉末、液体;美国最新探测器;8种滤光片自动选择。

  仪器性能完全胜任测RoHS。

  2、进口X射线荧光光谱仪 ROHS检测仪

  ①美国热电元素Thermo。典型型号:ARLQUANT’X,主要指标:样品类型-固体、粉末、液体、滤渣、镀层和其它;德国探测器两种可选:Si(Li)面积15mm2(分辨率<155eV)和30mm2分辨率149eV两种,数据采集:数字脉冲处理器-全部参数程序控制,自动能量校正;多道脉冲分析器-32位,4096道多道分析器;数据接口-计算机以太网接口。

  便携式为其下属企业NITON(尼通公司)的XLt797Z。

  ②荷兰的帕纳科PANalytical(前身是“飞利浦”)。典型型号:MINIPAL4,主要指标:样品类型:粉末(松散和压片)、熔融片、金属、液体、薄膜;探测器分辨率可达145eV。

  ③英国的牛津Oxford。

  ④德国斯派克Spectro。典型型号:SPECTROEXPOS;探测器-晶体面积5mm2,分辨率<170eV。

  日本的岛津SHIMADZU,型号较多,从早期用液氮致冷到用Si-Li,用户可到时查选。

  日本的精工SIINanoTechnology的SEA1000A,SEA-2000系列(典型型号)。

  以上国外企业中,热电元素是世界上数一数二的大仪器制造商,历史最长,水平较高。荷兰和英国两家的水平也相当不错。日本的几家有的早期并没生产X射线荧光光谱仪(精工是生产测电镀层用的),2000年开始也全开发生产各种X射线荧光光谱仪(包括日本的HORIBA)。

  企业拿这几家产品作对比时,要拿同个档次的来对比(如看探测器属于那个档次,X射线管又是那个档次,软件是模拟的还是数字的等),因为不同档次,价格可差很多,所以不能只看价格。

  进口的光谱仪比国产的性能高点。但并不等于一定要进口的才能符合欧盟测RoHS的要求,也不可能。这就像有人买国产汽车,有人买进口汽车一样,都能在公路上跑,只不过是性能有高低,但都能跑(都能测RoHS)。

  3、国产紫外-可见分光光度计(北京、上海有产)和苏州日本岛津型号Uvnini-1240(一套专门为测六价铬的仪器)。

  4、用到GC/MS时,只能进口:美国热电元素、美国珀金埃尔默、日本岛津等。

  5、ICP:美国热电元素、美国珀金埃尔默、美国瓦里安(VARIAN)、日本岛津等。

  美国的公司在我国销售ICP、GC/MS等方面比较早,占我国的超过大半个市场。几家各有特点,瓦里安卖给检测机构多点,其他卖给企业、单位(包括学校)多点。

  最后再说一下X射线荧光光谱仪,选购时,根据企业的经济能力。就算选进口的,也要注意其关键部件探测器和X 射线管的水平,如果是用不到几年就坏了,就会出现不到十年,其维修费就很可能超过买一台新机的情况。好的产品这两个部件都应可保证使用十年。另外,同样叫探测器,有Si-PIN和Si-LiPCD之分,前者便宜,后者贵,后者又分晶体是多大(平方毫米),有的用5平方毫米,有的用15平方毫米,则后者的灵敏度就比前者高很多。现有达几十乃至六十以上的,可测的极限几乎是ppb极。国产的,如使用了低档的探测器和X射线管,不但测量数据不准,而且用一两年就要换,又要一笔可观的费用,这一点要注意。另外,国产的仪器好的配有多个滤光片自动选择(进口的都是自动选择滤光片,但数量不同)。还有,分析软件,是模拟的还是数字的(国产的暂没听说有数字的,但有用高档德国探测器的)。

  六、其它

  特别注意事项:国际电工委员会IEC2005年9月出了个62321文件,对有害物质是按“同质材料”来算含量的。即:如是电阻,我们应将外面的漆当作一种“同质材料”,里面的碳膜或金属膜作一种“同质材料”,载体陶瓷作一种材料,压帽、引线乃至电镀层又是不同质。所以,一个电阻磨碎了去测,并不符合欧盟RoHS要求。这些只能生产电阻厂的厂家各测有害含量,附报告给使用的电子电器厂家。

  到了使用的厂家,只能粉碎一起测。由于欧盟也无法解决上述问题,所以没能给出一个全面的方法。“同质材料” 的提出,我们应理解为他们防止有的原材生产厂在某个零部件的某个特定地方使用了有害物质超标的“同质材料”,尽管它所占的比重很小,但却超标。另外,对于电镀件,是将未电镀前的质量测出,然后测电镀后的质量,减去两个差,才是“同质材料”重量。

  现大多厂家都对来料要求有权威或国家认可的质检部门的合格报告。再加上自己生产时的控制和检测,还加自己对风险的评估。我们可以用广东出入境检验检疫局测试中心化学测试部黄主任的建议:

  自我声明+风险评估+抽查检测方面,如是整机厂:测试采用XRF初筛+湿化学结合

  如果你的来料用XRF测试没发生数据超标及灰色地域,你就不必用ICP湿化学法。


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