- 技術原理 -
21.Feb.2014
X-ray螢光-XRF RoHS檢測設備XRF的技術原理
RoHS指令(2002/95/EC)危害物質限用指令(Restriction of the use of Hazardous Substance)，要求于歐盟市場流通之電機電子產品中限用6大化學物質(Pb, Cd, Hg, Cr6+, PBB, PBDE)。
XRF目前已經是非常普遍的應用在RoHS的檢測中，但實際上XRF的原理並不是每一個使用者都非常的清楚與瞭解，且最近RoHS 2.0規範中的電子醫療器材也將在2014年的7月正式實施，也因此我們簡單的說明XRF的技術原理。
首先XRF所檢測的是純元素，所一般的化合物是無法檢測的(Ex: PBB; PBDE, HBCCD)，但這些都是Br的化合物種類，我們可以透過管制純元素的總量來分析化合物含量，這也是一種管制方式。純元素一般是由原子核(質子 & 中子)以及電子組成。
而實際在檢測時X射線就是在激發週邊的電子，電子軌域依據電子的帶電量多寡會有層次的分別由內到外依序是K、L、M、N，一般而言電子軌域內層的電子能量較低、外層的電子能量越高，所以當K層電子被激發時，K層就會形成一個電子空洞，高層的電子就會進行移動，如下圖。
當高層電子在進行移動時，因為是由高能階轉移到低能階，所以必須改變本身的能量去符合較低能階的能量，而這些被釋放出來的能量，就是一般XRF所提到的X螢光射線，也就是我們在檢測器中所看到的訊號。由於是能量差顯示在光譜中，我們用keV來做為單位，也因為是利用能量來針對元素進行定性，也叫做ED-XRF(Energy Dispersive X-Ray Fluorescence)，若是利用波長來進行元素的定性就叫做WD-XRF(Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence)。
當電子在移動，所釋放出來的能量，我們會給這個能量一個名稱：
Kα = 由高一階移動到K層電子
Kβ = 由高二階移動到K層電子
Lα = 由高一階移動到L層電子
Lβ = 由高二階移動到L層電子
依此列推，所以我們將這些能量位置與元素對應起來會得到下圖所示：
當電子在移動，所釋放出來的能量，我們會給這個能量一個名稱：
Kα = 由高一階移動到K層電子
Kβ = 由高二階移動到K層電子
Lα = 由高一階移動到L層電子
Lβ = 由高二階移動到L層電子
依此列推，所以我們將這些能量位置與元素對應起來會得到下圖所示：
當X-Ray照射樣品後利用檢測器，將這些螢光訊號接收後，透過軟體將訊號呈現在光譜上，就可以進行定性以及定量的分析了。如下圖：
X軸是keV代表元素的能量位置可進行定性分析，當有Pb這個元素在10.532keV & 11.724keV這兩個位置就會出現訊號。
Y軸是cps代表每一秒檢測器所接收到的訊號值，當元素濃度越高cps越高，反之濃度越低cps越低，因此可做為定量分析。
以上就是一般XRF常見的原理架構，常見的EDXRF可檢測的元素，大約可以從Na11~U92，且檢測的方式是屬於非破壞式的方式，科邁斯擁有完整XRF系統，常用的RoHS檢測、非破壞膜厚分析、合金成分分析、光譜比對，甚至到Samsung供應商的專用機(包含Samsung認可的Sb標準品與軟體)，在科邁斯都能得到完整的服務。
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