淺談影響EDXRY光譜儀測試結(jié)果的若干因素

廣東省電子電器產(chǎn)品監(jiān)督檢驗所 黃慶君

人類發(fā)展到現(xiàn)在，越來越重視人的生存環(huán)境和生活質(zhì)量。近年來，X射線熒光光譜儀廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)質(zhì)量控制、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)普查、醫(yī)藥食品檢測和原位分析等諸多領(lǐng)域，并普遍受到關(guān)注。X射線熒光光譜儀除了常規(guī)波長色散X射線光譜儀外，隨著探測器技術(shù)的顯著進步和各種原位和現(xiàn)場分析的現(xiàn)實需求，能量色散X射線光譜儀的使用價值越來越大，其地位也日益重要。

特別是最近幾年，以歐盟的報廢電子電氣設(shè)備指令（WEEE）、電子電氣設(shè)備所含特定有害物質(zhì)限制使用指令（RoHS）、報廢汽車指令（ELV）以及玩具指令（ASTM F963，EU_EN71）等法規(guī)為代表的綠色采購及環(huán)境分析之中，要求更為微量、更為迅速的分析。2010年國家認監(jiān)委聯(lián)合工業(yè)和信息化部發(fā)布了《國家統(tǒng)一推行的電子信息產(chǎn)品污染控制自愿性認證實施意見》，獲得自愿認證的產(chǎn)品可能享受國家優(yōu)先和財稅部門的鼓勵扶持政策等好處，2011年11月開始實施《國家統(tǒng)一推行的電子信息產(chǎn)品污染控制自愿性認證實施規(guī)則》，有利于電子信息產(chǎn)品污染控制工作的穩(wěn)步推進。

能量色散X射線光譜儀是由X射線光管、樣品室、準直氣、探測器和計數(shù)電路和計算機組成。他與波長色散X射線熒光光譜儀的顯著不同是沒有分光晶體，而是直接用能量探測器來分辨特征譜線，達到定性和定量分析的目的。

影響EDXRY光譜儀測試結(jié)果的因素有客觀環(huán)境因素也有儀器本身的因素，下面就列舉幾個比較常見的。

一、溫度、濕度等環(huán)境因素

一般情況下，儀器溫度應(yīng)控制在10-30℃(溫度變化應(yīng)控制在2℃/小時)，濕度應(yīng)控制在40-70%(不能結(jié)霜)，當濕度大于70%時，請務(wù)必使用除濕機除濕。

室內(nèi)保持良好的通風，遠離振動、噪音、腐蝕性氣體、電磁干擾等。

圖1 PVC定量工作標準曲線

圖2

表1

二、制樣的好壞

樣品的制備是所有X射線測定最終準確度的最重要的影響因素。X射線熒光分析裝置是使用X射線照射樣品，對產(chǎn)生的熒光X射線的能量進行檢測，測定構(gòu)成樣品的元素種類及含量的裝置。可無損地進行固體、粉體、液體等進行分析，所以不同類型的樣品有不同的制備方法。以下列舉幾種比較常見的方法。

(1)樣品可以有平整光滑面是最好的，可以直接測試。如：塑料、陶瓷、玻璃、金屬、合金、紙張、面板和樹脂等。

(2)如果是微小顆粒的樣品，就要用樣品杯裝起來。如：粉末。

(3)遇到泡沫、蓬松棉、布料等疏松樣品需壓縮后再重疊增加厚度測試。

(4)如果是電線皮、引腳等線狀樣品，現(xiàn)將剪成多段，并排進行測試。

(5)薄膜之類的應(yīng)將樣品疊起來并壓緊測試。

(6)塑料氣泡包裝材料需重疊增加厚度后再將空氣除去再測試

三、標準曲線

標準曲線的制作，在整個測試過程中也是較為重要的。這需要操作者有較高的實操經(jīng)驗和技術(shù)水平。

下面舉例制作一條PVC定量測試的標準曲線：

使用一組已知含量的PVC標準樣品，如表1所示，測出每個標樣相對應(yīng)的強度，從而制作定量工作標準曲線，如圖1。

可以看出，儀器響應(yīng)強度值I呈良好的線性關(guān)系，線性方程為I=0.0021C+0.0458，相關(guān)系數(shù)為0.9999。

目前，也有一些生產(chǎn)廠家已將EDXRY光譜儀測試的標準曲線設(shè)定好，甚至連操作人員都無法更改。

四、譜線干擾

不同元素受X射線激發(fā)后，會發(fā)射出特征X射線，這些特征譜線是識別樣品中存在某一元素的指紋信息。通過確定樣品中特征X射線的波長和能量，就可以判定未知樣品中存在何種元素。然而，如果樣品并不是純元素，而是含有其他元素的樣品，就會存在譜線重疊。同時，光譜儀、樣品等有關(guān)因素也會帶來干擾，因此，尋找證實特征譜線的存在，判斷、識別干擾就是分析中的主要工作。

1.分析一個Hg含量高的數(shù)據(jù)是否存在干擾

取一個含Hg的橡膠，經(jīng)EDXRY測試得出Hg含量偏高，達到705.2ppm，查看并調(diào)整圖譜和KLM標記，經(jīng)分析，在HgLa和HgLb特征譜線位置上均存在譜峰，HgLa和HgLb處的實際譜線的強度比均為1∶1，所以該樣品中存在Hg，未發(fā)現(xiàn)對Hg的干擾。

2.分析一個Pb含量高的數(shù)據(jù)是否存在干擾

測試結(jié)果顯示出Pb的兩個譜峰給出相差很大的結(jié)果，38.761ppm和1367.969ppm，值得懷疑。

利用計算機里面的軟件，進行譜峰捕捉處理和鑒別處理，結(jié)果是受到As元素的干擾，如圖2。

五、濾光片

能量色散X射線熒光光譜儀使用濾光片，不僅可以有效降低背景和原級譜中特征譜對待測元素的干擾，還可以降低死時間。

測量大米中Cd(0.5mg/kg)用和不用濾光片對檢出限影響

為了消除X射線管原級譜中靶的特征干擾，使用濾光片已經(jīng)是很普遍了。

目前，能量色散型X射線熒光光譜儀已被普遍采用，要實現(xiàn)降低誤差，減少干擾影響，提高準確測試能力，還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決，本文只列舉了幾個比較常見的影響因素。隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，EDXRY的變革和改進，將會在質(zhì)量控制把關(guān)環(huán)節(jié)發(fā)揮更加重要的作用，有利于提高人們的生活質(zhì)量。

[1]羅立強,詹秀春,李國會.X射線熒光光譜儀[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008.

[2]吉昂,卓尚軍,李國會.能量色散X射線熒光光譜[M].北京:科學出版社,2011.