O analisador ROHSXRF é baseado na tecnologia de espectroscopia de fluorescência de raios-X (XRF), através da fluorescência de raios-X característica dos elementos na amostra de estimulação para a detecção rápida e sem danos. Seus princípios fundamentais e tecnologias-chave são os seguintes:

Mecanismo de emissão de excitação e fluorescência

excitação primária de raios-X

Os tubos de raios-X incorporados ao instrumento, como o alvo Rh, produzem raios-X primários de alta energia que interagem com os elétrons da camada interna do átomo depois de penetrarem na superfície da amostra. Quando a energia de raios-X excede a energia de ligação de elétrons, os elétrons da camada interna (como a camada K) são expulsos para formar buracos e os átomos entram em um estado de excitação.

Emissão fluorescente característica

Os átomos excitados são instáveis ​​e os elétrons da camada externa (como a camada L) saltam para preencher os buracos, liberando energia pobre para formar a fluorescência de raios-X característica. Por exemplo, a energia fluorescente Kα do chumbo (Pb) é de 74,97 keV e o cádmio (Cd) de 23,17 keV, e a energia fluorescente de diferentes elementos tem propriedades que constituem uma "impressão digital elementar".

Detecção e análise de sinais fluorescentes

Detecção de dispersão de energia (EDXRF)

A energia fluorescente é medida diretamente com um detector de deriva de silício (SDD) e o sinal é convertido em um espectrograma de energia através de um analisador multicanal (MCA). O eixo horizontal é a energia (keV), o eixo vertical é a taxa de contagem, a posição do pico corresponde ao tipo de elemento e a área do pico está positivamente relacionada ao conteúdo.

Detecção de dispersão de comprimento de onda (WDXRF)

Separar a fluorescência por comprimento de onda através de um espectroscópio de cristal, o detector varredura o espectro ponto a ponto. A resolução WDXRF é maior, mas requer uma rotação mecânica e velocidades de análise mais lentas.

Técnicas de análise quantitativa

Método de Parâmetros Básicos (FPM)

A intensidade de fluorescência é calculada com base em modelos teóricos, combinados com os resultados da correção dos efeitos de matriz da amostra (por exemplo, efeitos de absorção-reforço), aplicáveis a amostras de matriz complexas.

Metodo do Factor de Experiência

Crie curvas de calibração usando amostras padrão para determinar o conteúdo elementar através de análise de regressão. Por exemplo, para detectar o teor de chumbo na placa de circuito, é necessário selecionar uma amostra que corresponda ao substrato da amostra, como a resina epóxida.

Tecnologia de análise sem amostragem

Os fabricantes de instrumentos pré-armazenam os dados da amostra padrão e os usuários realizam uma triagem rápida através da deriva do instrumento de correção da amostra de referência. No entanto, o método tem uma precisão limitada para elementos leves, como cloro e bromo.

Vantagens técnicas e cenários de aplicação

Vantagens principais

Detecção sem danos: não é necessário danificar a amostra, aplicável à triagem do produto acabado.

Análise rápida: uma única detecção leva apenas alguns segundos a minutos.

Sincronização multielemento: pode detectar simultaneamente elementos como chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente e éter polibromado bifenílico, conforme definido pela directiva RoHS.

Aplicações típicas

Fabricação eletrônica: Detecção de substâncias perigosas em placas de circuito e conectores.

Indústria de brinquedos: detecção de metais pesados em brinquedos infantis (por exemplo, antimónio, arsénico).

Monitoramento ambiental: Análise da poluição por metais pesados no solo e na água.

Limitações e direções de melhoria

Limite de detecção e interferência do substrato

Os limites de detecção de elementos leves (como cloro e bromo) são elevados e exigem o uso de um modo de vácuo ou de sopro de hélio para reduzir a absorção de ar. As amostras de matrizes complexos requerem maior precisão em combinação com a erosão a laser (LA-ICP-MS).

Desafio de detecção de cromo hexavalente

O XRF não é capaz de distinguir o estado de preço do cromo e a análise é complementada com a técnica de titulação química ou absorção de raios X de estruturas periféricas (XANES).

Os analisadores ROHSXRF fornecem um meio técnico eficiente e confiável para a inspeção de conformidade ambiental através da estimulação e detecção precisas da fluorescência característica dos elementos e são ferramentas-chave para a transformação verde da indústria eletrônica.