XRF的工作原理及其在線束行業中的應用

摘 要：文章敘述了線束行業在應對RoHS指令限制的6種有害物質的情況。熒光X射線（XRF）分析儀在線束行業應對RoHS所起的作用，以及其工作原理。在RoHS實施幾年后的今天，XRF應用的利弊分析，以及線束行業面對RoHS發展的新挑戰。

關鍵詞：RoHS；線束行業；熒光X射線分析儀

1 前言

自2006年7月1日歐盟頒布的RoHS指令正式實施以來，對整個電子電器產品的生產制造企業帶來了一定的影響。在全球環境變得越來越惡劣的情況下，我們必須承認工業的迅速發展造成了今日嚴重的環境問題，各國對環境保護的要求是大勢所趨。環境的保護成為各國共同的責任和義務。線束行業是電子電器產品最基礎的行業之一，本文主要介紹XRF在線束加工行業中應對RoHS所起的積極作用，從而闡述線束行業在面對RoHS指令的行動。

2 RoHS指令的概要及對線束行業的影響

2.1 RoHS指令簡介

RoHS指令適用大型家用電器、小型家用電器、信息技術和遠程通信設備、用戶設備、照明設備、電氣電子工具、玩具休閑和運動設備、自動售貨機等八大類產品，主要對這些產品中的鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、六價格（Cr6+）、多溴聯苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）含量進行限制。它是歐盟的一項指令，對進入歐盟市場的電子電器產品提出的一個準入要求。只有達到這項要求的電子電器產品才能獲準進入歐盟市場，在歐盟市場占得一席之地。

2.2 線束行業介紹

線束是指電路中連接各電氣設備的接線部件，由絕緣護套、接線端子、導線及絕緣包扎材料等組成。為了便于安裝、維修，確保電氣設備能在最惡劣的條件下工作，將各電氣設備所用的不同規格、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、又相對可靠。雖然是一個技術含量不高的行業，但是在電氣電子設備中不可或缺的組成部分。并在相對長的時間內，線束仍將在電子電器設備的制造運用過程中發揮著其特有的作用。線束行業的企業也將在競爭越加激烈的環境中，迎接挑戰并迎接更加嚴峻的來自環境的要求。

2.3 RoHS指令對線束行業的影響

遵從RoHS指令將使得整個產品供應鏈的各個環節發生重大變革，包括供應商、生產商、分銷商和廢料回收商等。產品供應鏈上的廠商不得不改變其原材料，產品設計和生產工藝，并對原材料進行測試。中國企業出口產品的成本勢必將大幅度提高，原先的價格優勢將蕩然無存，這對中國眾多生產規模有限的相關企業而言，可能面臨被市場淘汰的危險。歐盟的RoHS指令對于歐盟國家來說是一個環境方面的保障，對于我國很多的電子電器生產廠商來說無疑是多了一個壁壘。對于電子電器中使用頻率非常高的線束來說，也加入了這個被要求的范疇，對于線束行業來說也是一個要求技術改進、材質變化、工藝進步的要求。對于線束行業來說是不小的考驗，也使得線束行業本身的競爭更加激烈的。

在企業生產成本上來說，為應對RoHS指令，生產加工出符合RoHS指令要求的產品，就必須在全生產鏈上對投入所使用的材料嚴格控制六類物質含量符合RoHS要求。對于線束行業來說，主要是電線的裁剪、端子的壓接、以及根據產品設計需求對電線的排列組合。所以在線束行業來說，控制好原料的收入，就可以控制好產品的符合性。

3 XRF介紹

3.1 XRF原理介紹

XRF是一項非破壞性的元素定性和定量分析的技術，其原理是根據被入射X光提升到激發態的樣品，在回復到基態時，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X光射線的特征。根據量子理論，X設想可以看成由一種量子或光子組成的粒子流，每個光具有的能量為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；ν為光波的頻率；C為光速。因此，只要測出熒光X射線的波長或者能量，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。此外，熒光X射線的強度與相應元素的含量有一定的關系，據此，可以進行元素定量分析。

3.2 XRF在RoHS指令上的作用和特點

3.2.1 應對RoHS指令的X射線熒光分析儀的特點

X射線熒光分析儀的特點可以涵蓋為以下幾點：第一，目前市場上出現的各種用于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檢測器或SDD（硅漂移）檢測器，配備電子制冷器，無需液氮冷卻；第四，不僅可以用于RoHS分析，測定Cd，Pb，Hg，Cr，Br，而且可用于日常的檢測，如金屬、合金、塑料、玩具、土壤中元素的檢測；第五，功率小，耗電少。

X射線熒光分析檢測儀器（XRF）作為一種快速分析手段，為我國的相關生產企業提供了一種可行的、低成本的、并且是及時的，檢測、篩選和控制有害元素含量的有效途徑。其具有無需對樣品進行特別的化學處理、快速、方便、測量成本低等明顯優勢，在各個相關企業中的過程控制和檢測中起了一定的積極作用。

3.2.2 X射線熒光分析儀在應對RoHS指令上的作用

X射線熒光分析儀因為它能夠對RoHS限定的五種的元素進行檢出和測定，所以在各個相關企業中應對RoHS指令過程中，起到過程控制和檢測的功效。一般企業來說，通常在入庫檢查的時候，利用X射線熒光分析儀器對進料進行RoHS檢測，以滿足進入生產鏈的材料所含有的重金屬Cd，Pb，Hg，Cr，以及Br的含量能夠達到RoHS標準的要求。

4 XRF在線束行業中應對RoHS指令的作用

線束加工行業是將電線裁剪成客戶要求的長度，然后進行打端子，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。所以在線束行業中，如何控制產品在進入客戶端時是能夠滿足RoHS指令的要求，因為線束加工行業的生產制造過程中基本沒有新的元素進入生產鏈，所以只要在材料受入的時候，能夠達到RoHS要求就能夠滿足客戶以及市場對于產品的要求。所以通常的線束行業將X射線熒光分析儀器放在受入檢查處，作為對材料進入生產線前的檢查。從而使得進入生產鏈的材料是符合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入庫材料RoHS符合性的情況。（參見附圖實際能譜圖以及檢測條件等）

統計結果如上，從統計結果來看五種物質的含量均符合RoHS指令的要求，所以判定該材料為RoHS合格品。線束加工行業將XRF作為受入檢查的一部分，通過對進料的抽樣檢測來判定材料的合格性。

以上海某電線有限公司為例：以下是檢測的判定標準（見表1）

在RoHS正式實施7年的時間內，通過XRF的利用基本可以滿足應對RoHS指令的要求。雖然2011年7月1日新版的RoHS已經公布，但在生產環節線束加工行業還說，在未來的幾年時間內XRF還將發揮其在RoHS檢測中的積極作用。目前，線束加工企業需要做的事情是緊密結合RoHS指令要求，隨時跟進新的要求標準，有效結合體系操作，從而確保產品符合RoHS要求。通常情況下企業自行制訂的判定標準要比RoHS管理規定值更為嚴格，這樣能夠在控制環境不合格材料流入生產鏈上取得比較好的效果。

參考文獻

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