XRF的工作原理及其在线束行业中的应用

摘 要：文章叙述了线束行业在应对RoHS指令限制的6种有害物质的情况。荧光X射线（XRF）分析仪在线束行业应对RoHS所起的作用，以及其工作原理。在RoHS实施几年后的今天，XRF应用的利弊分析，以及线束行业面对RoHS发展的新挑战。

关键词：RoHS；线束行业；荧光X射线分析仪

1 前言

自2006年7月1日欧盟颁布的RoHS指令正式实施以来，对整个电子电器产品的生产制造企业带来了一定的影响。在全球环境变得越来越恶劣的情况下，我们必须承认工业的迅速发展造成了今日严重的环境问题，各国对环境保护的要求是大势所趋。环境的保护成为各国共同的责任和义务。线束行业是电子电器产品最基础的行业之一，本文主要介绍XRF在线束加工行业中应对RoHS所起的积极作用，从而阐述线束行业在面对RoHS指令的行动。

2 RoHS指令的概要及对线束行业的影响

2.1 RoHS指令简介

RoHS指令适用大型家用电器、小型家用电器、信息技术和远程通信设备、用户设备、照明设备、电气电子工具、玩具休闲和运动设备、自动售货机等类产品，主要对这些产品中的铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、六价格（Cr6+）、多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）含量进行限制。它是欧盟的一项指令，对进入欧盟市场的电子电器产品提出的一个准入要求。只有达到这项要求的电子电器产品才能获准进入欧盟市场，在欧盟市场占得一席之地。

2.2 线束行业介绍

线束是指电路中连接各电气设备的接线部件，由绝缘护套、接线端子、导线及绝缘包扎材料等组成。为了便于安装、维修，确保电气设备能在最恶劣的条件下工作，将各电气设备所用的不同规格、不同颜色的电线通过合理的安排，将其合为一体，并用绝缘材料把电线捆扎成束，这样完整、又相对可靠。虽然是一个技术含量不高的行业，但是在电气电子设备中不可或缺的组成部分。并在相对长的时间内，线束仍将在电子电器设备的制造运用过程中发挥着其特有的作用。线束行业的企业也将在竞争越加激烈的环境中，迎接挑战并迎接更加严峻的来自环境的要求。

2.3 RoHS指令对线束行业的影响

遵从RoHS指令将使得整个产品供应链的各个环节发生重大变革，包括供应商、生产商、分销商和废料回收商等。产品供应链上的厂商不得不改变其原材料，产品设计和生产工艺，并对原材料进行测试。中国企业出口产品的成本势必将大幅度提高，原先的价格优势将荡然无存，这对中国众多生产规模有限的相关企业而言，可能面临被市场淘汰的危险。欧盟的RoHS指令对于欧盟国家来说是一个环境方面的保障，对于我国很多的电子电器生产厂商来说无疑是多了一个壁垒。对于电子电器中使用频率非常高的线束来说，也加入了这个被要求的范畴，对于线束行业来说也是一个要求技术改进、材质变化、工艺进步的要求。对于线束行业来说是不小的考验，也使得线束行业本身的竞争更加激烈的。

在企业生产成本上来说，为应对RoHS指令，生产加工出符合RoHS指令要求的产品，就必须在全生产链上对投入所使用的材料严格控制六类物质含量符合RoHS要求。对于线束行业来说，主要是电线的裁剪、端子的压接、以及根据产品设计需求对电线的排列组合。所以在线束行业来说，控制好原料的收入，就可以控制好产品的符合性。

3 XRF介绍

3.1 XRF原理介绍

XRF是一项非破坏性的元素定性和定量分析的技术，其原理是根据被入射X光提升到激发态的样品，在回复到基态时，所放射的X光荧光，具有因元素种类和含量不同而有不同的波长X光射线的特征。根据量子理论，X设想可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为E=hν=h C/λ，式子中E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。因此，只要测出荧光X射线的波长或者能量，就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

3.2 XRF在RoHS指令上的作用和特点

3.2.1 应对RoHS指令的X射线荧光分析仪的特点

X射线荧光分析仪的特点可以涵盖为以下几点：第一，目前市场上出现的各种用于RoHS分析的X射线荧光分析仪一般采用能量色散；第二，仪器体积小，重量轻；第三，大多采用高性能Si-PIN检测器或SDD（硅漂移）检测器，配备电子制冷器，无需液氮冷却；第四，不仅可以用于RoHS分析，测定Cd，Pb，Hg，Cr，Br，而且可用于日常的检测，如金属、合金、塑料、玩具、土壤中元素的检测；第五，功率小，耗电少。

X射线荧光分析检测仪器（XRF）作为一种快速分析手段，为我国的相关生产企业提供了一种可行的、低成本的、并且是及时的，检测、筛选和控制有害元素含量的有效途径。其具有无需对样品进行特别的化学处理、快速、方便、测量成本低等明显优势，在各个相关企业中的过程控制和检测中起了一定的积极作用。

3.2.2 X射线荧光分析仪在应对RoHS指令上的作用

X射线荧光分析仪因为它能够对RoHS限定的五种的元素进行检出和测定，所以在各个相关企业中应对RoHS指令过程中，起到过程控制和检测的功效。一般企业来说，通常在入库检查的时候，利用X射线荧光分析仪器对进料进行RoHS检测，以满足进入生产链的材料所含有的重金属Cd，Pb，Hg，Cr，以及Br的含量能够达到RoHS标准的要求。

4 XRF在线束行业中应对RoHS指令的作用

线束加工行业是将电线裁剪成客户要求的长度，然后进行打端子，插入插座、套入套管、焊接、焊锡等一些列的加工方式的加工行业。所以在线束行业中，如何控制产品在进入客户端时是能够满足RoHS指令的要求，因为线束加工行业的生产制造过程中基本没有新的元素进入生产链，所以只要在材料受入的时候，能够达到RoHS要求就能够满足客户以及市场对于产品的要求。所以通常的线束行业将X射线荧光分析仪器放在受入检查处，作为对材料进入生产线前的检查。从而使得进入生产链的材料是符合RoHS要求的。以下是上海某线束加工公司利用X射线荧光分析仪图例。由图例可以看出X射线荧光分析仪在检测入库材料RoHS符合性的情况。（参见附图实际能谱图以及检测条件等）

统计结果如上，从统计结果来看五种物质的含量均符合RoHS指令的要求，所以判定该材料为RoHS合格品。线束加工行业将XRF作为受入检查的一部分，通过对进料的抽样检测来判定材料的合格性。

以上海某电线有限公司为例：以下是检测的判定标准（见表1）

在RoHS正式实施7年的时间内，通过XRF的利用基本可以满足应对RoHS指令的要求。虽然2011年7月1日新版的RoHS已经公布，但在生产环节线束加工行业还说，在未来的几年时间内XRF还将发挥其在RoHS检测中的积极作用。目前，线束加工企业需要做的事情是紧密结合RoHS指令要求，随时跟进新的要求标准，有效结合体系操作，从而确保产品符合RoHS要求。通常情况下企业自行制订的判定标准要比RoHS管理规定值更为严格，这样能够在控制环境不合格材料流入生产链上取得比较好的效果。

参考文献

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