에너지 분산형 X선 분광기: RoHS 테스트에서의 원리, 성능 및 응용

추상
본 논문은 다음에 초점을 맞춥니다. LISUN EDX-2 시리즈 에너지 분산형 X선 분광기원소의 특성 X선을 기반으로 한 검출 원리를 체계적으로 설명하고, 특정 모델 매개변수 비교를 통해 장비의 성능 차이를 분석하며, RoHS 테스트를 핵심 적용 시나리오로 삼아 전기 및 전자 제품의 유해 물질 검사에 있어 이 제품의 실질적인 가치를 입증했습니다. 연구 결과에 따르면, 이 X선 분광기 시리즈는 고해상도, 다중 시나리오 적응성, 자동 작동의 장점을 활용하여 2ppm에서 99.99%까지의 원소 함량 범위에서 원소 분석을 수행하여 RoHS 테스트, 합금 성분 검출, 코팅 두께 측정 등 다양한 요구를 충족하고 산업 품질 관리를 위한 신뢰할 수 있는 기술 지원을 제공합니다.

1. 소개
전기 및 전자 산업의 세계적인 발전에 따라 제품 소재 안전 및 환경 규정 준수에 대한 요건이 점점 더 엄격해지고 있습니다. 예를 들어, EU RoHS 지침은 납, 수은, 카드뮴과 같은 유해 원소의 사용을 제한하여 효율적인 원소 검출 기술의 혁신을 촉진했습니다. 비파괴 검사 장비인 X선 분광기는 시료 전처리가 필요 없고, 빠른 검출 속도와 높은 정확도라는 장점으로 산업 분야의 원소 분석에 핵심적인 도구가 되었습니다. EDX-2 시리즈 에너지 분산형 X선 분광기는 에서 개발되었습니다. LISUN 그룹은 다음을 포함한 여러 모델을 다룹니다. EDX-2A, EDX-2AC 및 EDX-2AB. RoHS 테스트, 합금 분석, 코팅 두께 측정의 세 가지 기능을 통합하여 전자 부품, 금속 재료, 플라스틱 제품 등의 분야에 폭넓게 활용할 수 있습니다. 본 제품의 기술적 원리와 성능은 산업 품질 관리에 매우 중요한 참고 자료가 됩니다.

2. EDX-2 시리즈 X선 분광기의 검출 원리
EDX-2 시리즈 에너지 분산형 X선 분광기의 핵심 검출 로직은 원소의 특성 X선 파장과 세기 차이를 기반으로 하며, "여기 - 검출 - 분석"의 세 단계를 통해 원소의 정성 및 정량 검출을 구현합니다. 구체적인 프로세스는 다음과 같습니다.

2.1 특성 X선의 여기
이 장비는 X선관을 내장하고 있습니다. 50KV 관전압과 600uA 관전류(파라미터 자동 설정 가능)의 작동 조건에서 고에너지 1차 X선을 검사 대상 시료에 방출합니다. 1차 X선이 시료 표면을 통과하면 시료 내 원자의 내각 전자와 상호작용하여 내각 전자를 원자 궤도에서 밀어내고 원자를 불안정한 들뜬 상태로 만듭니다.

2.2 특성 X선의 생성 및 검출
안정 상태로 돌아가기 위해 원자의 최외각 전자는 최내각 빈 궤도로 전이합니다. 전이 과정에서 에너지 차이가 ​​방출되고, 이 에너지는 특정 파장의 X선 형태로 방출되는데, 이를 "원소의 특성 X선"이라고 합니다. 원소마다 원자 번호가 다르고, 전자 궤도의 에너지 준위 차이에도 고유한 차이가 있습니다. 따라서 방출되는 특성 X선의 파장 또한 고유하며, 이는 정성적인 원소 분석을 실현하는 장비의 핵심 기반입니다.

그 후, 특성 X선은 검출기( EDX-2A Si-pin 검출기를 사용하고 다음과 같은 모델을 사용합니다. EDX-2AC는 더 높은 정밀도의 SDD 검출기를 사용합니다. 검출기는 X선 신호를 전기 신호로 변환하고, 이 신호는 신호 처리 시스템에 의해 인식 가능한 스펙트럼 데이터로 변환되어 "파장 - 세기"를 좌표로 하는 원소 스펙트럼 다이어그램을 형성합니다.

2.3 원소 함량의 정량 분석
동일한 검출 조건에서 샘플의 특정 원소 함량은 특성 X선의 강도와 양의 상관관계를 갖습니다. 즉, 함량이 높을수록 전자 전이가 많아지고 방출되는 특성 X선의 강도가 강해집니다. 시험할 샘플의 원소 스펙트럼 선 강도를 농도가 알려진 표준 샘플(예: EDX-2 시리즈와 함께 제공되는 EU 표준 샘플)의 강도와 비교하고 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 매트릭스 효과 및 배경 간섭과 같은 영향 요인을 보정함으로써 장비는 최종적으로 시험할 샘플의 각 원소의 정확한 함량을 계산하여 정량 분석을 실현합니다. 함량 분석 범위는 2ppm에서 99.99%까지 포괄할 수 있어 미량 및 주요 원소의 검출 요구를 충족합니다.

3. EDX-2 시리즈 X선 분광기의 모델 매개변수 및 성능 비교
EDX-2 시리즈 X선 분광기는 다양한 응용 분야에 맞춰 5가지 핵심 모델로 설계되었습니다. 각 모델마다 구조 설계, 검출기 유형 및 검출 효율이 다릅니다. 구체적인 매개변수 비교는 아래 표와 같습니다.

사양 매개 변수	EDX-2A (비진공 데스크탑)	EDX-2AC (진공 데스크톱)	EDX-2AB (비진공 데스크탑)	EDX-2ABC(진공 데스크톱)	EDX-2T(진공 데스크톱)
장비 무게	50Kg	55Kg	50Kg	55Kg	55Kg
탐지 시간	200s	100s	200s	100s	100s
샘플 챔버 크기	610 × 320 × 100mm (L × W × H)	비진공 : 510×310×120mm   진공 : Ф100×70mm	610 × 320 × 100mm (L × W × H)	비진공 : 510×310×120mm   진공 : Ф100×70mm	비진공 : 510×310×120mm   진공 : Ф100×70mm
테스트 환경	분위기	진공	분위기	진공	진공
감지기 유형	시핀	SDD	시핀	SDD	SDD
분해능	149eV	129eV	149eV	129eV	129eV
출력관 전압/전류	50KV/600uA(자동 설정)	50KV/600uA(자동 설정)	50KV/600uA(자동 설정)	50KV/600uA(자동 설정)	50KV/600uA(자동 설정)
테스트된 샘플 유형	고체, 액체, 분말	비진공: 고체, 액체, 분말   진공: 고체	고체, 액체, 분말	비진공: 고체, 액체, 분말   진공: 고체	비진공: 고체, 액체, 분말   진공: 고체
콘텐츠 분석 범위	2ppm–99.99%	2ppm–99.99%	2ppm–99.99%	2ppm–99.99%	2ppm–99.99%
핵심 애플리케이션	RoHS 테스트	RoHS 테스트, 코팅 테스트	RoHS 테스트, 합금 분석	RoHS 테스트, 합금 분석, 코팅 테스트	RoHS 테스트, 합금 분석, 코팅 테스트
합금 테스트를 위한 원소 범위	테스트할 수 없음	16-S(유황) ~ 92-U(우라늄)	16-S(유황) ~ 92-U(우라늄)	16-S(유황) ~ 92-U(우라늄)	11-Na(나트륨) ~ 92-U(우라늄)

매개변수 비교를 통해 EDX-2 시리즈 X선 분광기의 성능 차이는 주로 세 가지 측면에서 나타난다는 것을 알 수 있습니다. 첫째, 진공 환경 적응성입니다. EDX-2AC, EDX-2ABC와 EDX-2T는 진공 검사를 지원하여 공기 중 가벼운 원소(예: 나트륨 및 마그네슘)의 특성 X선 흡수를 줄이고 합금 분석의 원소 범위를 확장할 수 있습니다. 둘째, 검출기 정확도입니다. SDD 검출기(예: EDX-2AC)는 129eV로 Si-pin 검출기(149eV)보다 우수합니다. 이는 인접 파장의 원소 스펙트럼 선을 더 정확하게 구분하고 검출 오류를 줄일 수 있습니다. 셋째, 함수 적분입니다. 기본 모델 EDX-2A RoHS 테스트만 지원하지만 EDX-2ABC와 EDX-2T는 합금 분석과 코팅 두께 측정 기능을 동시에 통합하여 더욱 복잡한 산업 시나리오에 적응합니다.

4. RoHS 테스트에 EDX-2 시리즈 X선 분광기의 적용
4.1 RoHS 지침 요구 사항 및 테스트 표준
RoHS 지침은 EU에서 제정한 전기 및 전자 제품에 대한 환경 보호 표준입니다.현재 버전은 2011/65/EU(RoHS 2.0)입니다.원래 버전(2002/95/EC)과 비교하여 관리 범위가 의료 기기 및 모니터링 장비로 확대되었으며 제조업체는 기술 문서와 EC 적합성 선언을 최소 10년 동안 보관해야 합니다.이 지침은 6가지 유해 물질의 함량을 제한하며 구체적인 요구 사항은 다음과 같습니다.수은(Hg) ≤ 1000ppm, 6가 크롬(CrVI) ≤ 1000ppm, 카드뮴(Cd) ≤ 100ppm, 납(Pb) ≤ 1000ppm, 폴리브롬화 비페닐(PBB) ≤ 1000ppm, 폴리브롬화 디페닐 에테르(PBDE) ≤ 1000ppm.
중국의 해당 표준은 "전자 정보 제품 내 독성 및 유해 물질 시험 방법"(SJ/T 11365-2006)으로, X선 형광 분광법(XRF)을 RoHS 유해 원소의 신속한 검사 방법으로 명시하고 있습니다. EDX-2 시리즈 X선 분광기는 이 방법을 기반으로 개발되었으며, 표준 시험 요건을 직접 충족할 수 있습니다.

4.2 RoHS 테스트에서 EDX-2 시리즈의 장점
전문적인 RoHS 테스트 장비인 EDX-2 시리즈 X선 분광기는 검출 효율성, 운영 편의성 및 안전성 측면에서 상당한 이점을 제공합니다.
• 전처리 없이 빠른 스크리닝: 검출 시간 EDX-2A 200초이고 진공 모델(예: EDX-2AC) 100초밖에 걸리지 않습니다. 시료의 소화 및 용해와 같은 전처리 과정이 필요 없으며, 고체, 액체, 분말 형태의 시료(예: 전자 부품 케이스, 플라스틱 입자, 솔더 페이스트)를 직접 검사할 수 있어 검출 주기가 크게 단축됩니다.
• 높은 해상도 및 정확도: SDD 검출기 모델(예: EDX-2AC)는 129eV에 달하여 카드뮴(Cd)과 같은 미량 유해 원소의 특성 X선을 정확하게 식별할 수 있습니다. 제공된 EU 표준 시료 및 교정 성적서와 함께 사용하면 검출 결과가 국제 표준을 충족하고 오판 가능성을 방지할 수 있습니다.
• 시각적 조작 및 안전 보호: 본 장비에는 고화질 카메라와 챔버 내 조명 시스템이 장착되어 있어 작업자가 샘플 검사 위치를 실시간으로 확인하고 잘못된 샘플 위치로 인한 감지 오류를 방지할 수 있습니다. 또한, 본 장비는 전원 과전류 및 단락 보호 기능을 갖추고 있어 산업 안전 기준을 준수하고 장비 손상 위험을 줄여줍니다.

4.3 실제 테스트 사례
전자 기업은 수입 플라스틱 부품 일괄 처리에 대한 RoHS 준수 검사를 수행해야 했으며 EDX-2A 테스트용 X선 분광기:
• 샘플 준비: 플라스틱 구성 요소를 5cm×5cm의 작은 조각으로 잘라 다른 처리 없이 샘플 챔버(크기 610×320×100mm)에 직접 넣었습니다.
• 매개변수 설정: 장비는 자동으로 관전압을 50KV, 관전류를 600uA, 검출시간을 200초로 설정합니다.
• 검출 결과: 장비에서 원소 스펙트럼 다이어그램을 생성한 결과, 시료의 납(Pb) 함량은 850ppm, 카드뮴(Cd) 함량은 30ppm으로 RoHS 기준치보다 낮아 적합 판정을 받았습니다. 동시에 수은과 6가 크롬 등 다른 유해 원소는 스펙트럼에서 검출되지 않아 최종 RoHS 시험 성적서를 발급했습니다.

이 사례는 EDX-2 시리즈 X선 분광기가 전자 부품의 RoHS 검사를 신속하게 완료하고, 기업이 EU로 제품을 수출할 때 준수 기반을 제공하며, 과도한 유해 물질로 인한 무역 위험을 피할 수 있음을 보여줍니다.

5. EDX-2 시리즈 X선 분광기의 기타 핵심 응용 분야
EDX-2 시리즈 X선 분광기는 RoHS 테스트 외에도 합금 분석 및 코팅 두께 측정 기능을 통합하여 장비의 적용 시나리오를 확장합니다.
5.1 합금 분석
The EDX-2AB, EDX-2ABC 및 EDX-2T 모델은 합금 분석을 지원합니다. 특히 EDX-2T는 주기율표의 11-Na(나트륨)부터 92-U(우라늄)까지 모든 원소를 검출할 수 있으며, 스테인리스강, 알루미늄 합금, 귀금속(금, 백금) 등의 성분 분석에 적합합니다. 예를 들어, 보석 산업에서 EDX-2T는 시료를 손상시키지 않고 금 보석(예: Au999, Au750)의 순도를 빠르게 측정할 수 있습니다. 기계 제조 분야에서는 스테인리스강의 크롬 및 니켈 함량을 분석하여 재료의 내식성이 설계 요건을 충족하는지 판단할 수 있습니다.

5.2 코팅 두께 측정
The EDX-2AC, EDX-2ABC 및 EDX-2T 모델은 코팅 두께 측정 기능을 갖추고 있습니다. 코팅과 기판 재료 사이의 특성 X선 강도 차이를 감지하여 코팅 두께의 절대값을 계산합니다. 예를 들어, 전자 커넥터 생산 시 구리 기판 표면의 니켈 코팅 두께(예: 5μm, 10μm)를 측정하여 코팅의 전도성과 내마모성을 확인할 수 있습니다. 자동차 부품 제조 시 아연 도금층의 두께를 모니터링하여 부품의 내식성을 평가할 수 있습니다.

6. 결론 
원소의 특성 X선 검출 원리를 기반으로, LISUN EDX-2 시리즈 에너지 분산형 X선 분광기 RoHS 테스트, 합금 분석, 코팅 두께 측정의 다기능 통합을 실현합니다. 높은 분해능, 빠른 검출 속도, 그리고 폭넓은 시료 적응성을 특징으로 하는 이 장비는 산업 품질 관리에 중요한 장비입니다. 매개변수 비교를 통해 다양한 모델의 장비를 통해 다양한 시나리오의 요구를 충족할 수 있습니다. EDX-2A 기본 RoHS 스크리닝에 적합합니다. EDX-2ABC는 다양한 시나리오를 아우르는 종합적인 시험에 적합하며, EDX-2T는 경원소 분석에 강점이 있습니다. 기업은 필요에 따라 적합한 모델을 선택할 수 있습니다.

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