Kodėl EDXRF RoHS bandymo įranga yra būtina greitam pavojingų medžiagų patikrinimui

Abstraktus
Elektros ir elektronikos gaminių eksporto prekyboje pavojingų medžiagų kontrolė pagal RoHS direktyvą tapo pagrindine gaminių atitikties riba. Tradiciniai šlapio cheminio bandymo metodai pasižymi sudėtingais darbo eigomis ir ilgais bandymų ciklais, kurie vargu ar gali patenkinti praktinius didelių kiekių greito medžiagų patikrinimo gamyklose poreikius. EDXRF RoHS bandymų įranga sukurta remiantis energijos dispersijos rentgeno spindulių fluorescencijos spektroskopinės analizės principais. Ji atlieka aptikimą analizuodama tiriamųjų mėginių skleidžiamų būdingų rentgeno spindulių bangos ilgį ir intensyvumą. Mėginiuose esantys elementai identifikuojami pagal įvairių elementų būdingų rentgeno spindulių bangos ilgių skirtumus, o elementų kiekis mėginiuose nustatomas lyginant skirtingų elementų spektrinių linijų intensyvumą. Tai leidžia atlikti neardomąjį greitąjį RoHS ribojamų neorganinių elementų, įskaitant šviną, kadmį, gyvsidabrį, šešiavalentį chromą ir bromintas medžiagas, patikrinimą. LISUN Šiame straipsnyje, kurio tyrimo objektas yra EDX-2A energijos dispersijos rentgeno spindulių fluorescencinis spektrometras, išsamiai aprašomas EDXRF RoHS bandymo įrangos veikimo principas ir pagrindiniai techniniai parametrai, palyginami jos pranašumai su įprastiniais bandymo metodais, analizuojamas praktinis pritaikymas gaunamos tiekimo grandinės patikroje ir gatavų gaminių kontrolėje bei iliustruojamos jos taikymo ribos, siekiant pateikti nuorodas elektronikos gamintojams, kaip sukurti vidines RoHS patikros sistemas.

Įvadas

ES RoHS direktyvoje nustatytos aiškios šešių pavojingų medžiagų kategorijų elektros ir elektronikos gaminiuose koncentracijos ribos: švinas, kadmis, gyvsidabris, šešiavalentis chromas, polibromintieji bifenilai ir polibromintieji difenilo eteriai. Į eksportą orientuotos įmonės privalo atlikti pavojingų medžiagų bandymus su žaliavomis, komponentais ir gatavais gaminiais, kad išvengtų prekybos rizikos, tokios kaip pranešimai apie gaminius ir jų atšaukimas. Įprasti laboratoriniai šlapieji cheminiai bandymai apima daugybę procedūrų, tokių kaip mėginių skaidymas, reagentų ekstrakcija ir instrumentinė analizė. Tai apima daug laiko reikalaujantį mėginių išankstinį apdorojimą ir cheminių atliekų skystį, todėl operatoriaus patirčiai ir laboratorijos įrangai keliami aukšti reikalavimai, be to, tai netinka pirminiam masinių medžiagų patikrinimui gamybos vietoje.

EDXRF RoHS bandymo įranga, būtent energijos dispersijos rentgeno fluorescencijos spektrometras, užpildo gamyklų greitųjų tyrimų poreikių spragą. Šis bandymo metodas pagal standartą SJ/T 11365‑2006 apibrėžiamas kaip greitasis RoHS pavojingų medžiagų atrankos metodas. Prietaise esantis rentgeno spindulių vamzdis skleidžia pirminius rentgeno spindulius, kad apšvitintų tiriamuosius mėginius. Mėginių viduje esančių atomų vidinio sluoksnio elektronai yra sužadinami ir patiria perėjimus, išskirdami elementui būdingus būdingus rentgeno spindulius. Kiekvienas elementas turi unikalų būdingą rentgeno spindulių bangos ilgį; elementų rūšis mėginiuose galima kokybiškai identifikuoti atpažinant bangos ilgį. Būdingų spektrinių linijų signalo intensyvumas teigiamai koreliuoja su faktiniu elemento kiekiu, o kiekio vertes galima gauti lyginant intensyvumą ir skaičiuojant. Visas aptikimo procesas nepažeidžia mėginių kūnų. Kietos medžiagos, milteliai ir skystos medžiagos gali būti tiesiogiai įkeltos į bandymą, o tai labai sumažina mėginių apdorojimo darbo krūvį. Todėl daugelis elektronikos gamintojų įtraukė EDXRF RoHS bandymo įrangą į kokybės kontrolės sistemas.

RoHS testavimo įranga EDX-2A

EDXRF RoHS bandymo įrangos EDX‑2A sistemos architektūra ir pagrindiniai techniniai parametrai

LISUN EDX-2A energijos dispersijos rentgeno spindulių fluorescencinis spektrometras yra nevakuuminis stalinis EDXRF RoHS bandymo įranga. Visą prietaisą daugiausia sudaro rentgeno spindulių vamzdis, Si-pin detektorius, mėginių bandymo kamera, signalo apdorojimo įrenginys ir pagalbinė analizės programinė įranga. Rentgeno spindulių vamzdis tiekia sužadinimo šaltinį, kurio maksimali įtampa yra 50 kV. Detektorius renka būdingus rentgeno spindulių signalus, kuriuos skleidžia mėginiai. Programinė įranga atlieka energijos spektro dekonvoliuciją, elementarų kokybinį-kiekybinį skaičiavimus ir tiesiogiai išveda RoHS bandymų ataskaitas. Prietaisas, kuriame įrengta didelės raiškos kamera ir apšvietimo sistema bandymų kameroje, leidžia operatoriams intuityviai stebėti mėginių bandymo vietas. Jame taip pat yra viršsrovės ir trumpojo jungimo apsaugos mechanizmai, užtikrinantys įrangos saugumą atliekant ilgalaikius nepertraukiamus bandymus. Pagrindiniai kelių EDX-2A serijos modelių parametrai apibendrinti toliau pateiktoje lentelėje.

Kaip bazinio modelio EDXRF RoHS bandymų įranga, EDX-2A atlieka bandymus atmosferos sąlygomis be vakuuminės sistemos konfigūracijos. Jo mėginių kameros matmenys siekia 610 * 320 * 100 mm, todėl joje telpa gana dideli elektroniniai komponentai, plastikiniai korpusai ir kiti mėginiai. Jis palaiko tiesioginį mėginių įpurškimą iš įvairių formų, įskaitant kietas, skystas ir miltelių pavidalo medžiagas. Jo turinio analizės diapazonas apima nuo 2 ppm iki 99.99 %, visiškai padengiant šešių RoHS ribojamų medžiagų reglamentavimo ribas. Kadmio riba yra 100 ppm, o švino, gyvsidabrio, šešiavalenčio chromo, polibromintų bifenilų ir polibromintų difenilo eterių ribos – 1000 ppm. Įrengta analizės programinė įranga įterpia standartinių kreivių duomenų bazę ir vienu spustelėjimu po bandymo sukuria išsamias bandymų ataskaitas, taip sumažindama duomenų analizės kliūtis operatoriams. Tuo tarpu prietaisas tiekiamas su ES standartų kalibravimo mėginiais, kad įmonės galėtų periodiškai tikrinti įrangą ir užtikrinti bandymų duomenų patikimumą.

Pagrindiniai EDXRF RoHS bandymo įrangos pranašumai, palyginti su įprastiniais bandymo metodais

Pirma, ji priklauso neardomajai analizei. Išbandyti mėginiai po matavimo lieka nepažeisti. Elektroniniai komponentai ir didelės vertės atsarginės dalys vis tiek gali būti pradėtos gaminti po atrankos, o tai tinka gaunamų medžiagų mėginių patikrinimui. Antra, mėginių išankstinis apdorojimas yra gana paprastas. Daugelį plastikų, metalų ir elektroninių komponentų bandymui tereikia padėti plokščiai mėginių kameroje. Nereikia jokių stiprios rūgšties skaidymo ar cheminių reagentų ekstrakcijos operacijų, nesusidaro cheminių atliekų skystis. Laboratorinei aplinkai netaikomi griežti reikalavimai, o EDXRF RoHS bandymų įrangą galima naudoti įprastose gamybos įmonių kokybės kontrolės patalpose. Trečia, ji užtikrina didelį bandymų efektyvumą. Vienos partijos mėginių tyrimas trunka tik šimtus sekundžių. Palyginti su šlapių cheminių metodų, trunkančių kelias valandas ar dienas, bandymų ciklais, ji atitinka didelio tūrio greito medžiagų patikrinimo reikalavimus. Ketvirta, ji pasižymi mažomis eksploatavimo sąnaudomis. Įprastos eksploatacijos metu nenaudojami jokie cheminiai reagentai, o vėlesnio etapo priežiūros darbo krūvis yra mažas.

Nepaisant to, EDXRF RoHS bandymų įrangos pajėgumų ribos turi būti objektyviai pripažintos. Kaip greito atrankos prietaisas, jis negali atskirti trivalenčio chromo nuo šešiavalenčio chromo tarp chromo elementų, taip pat negali aptikti keturių organinių ftalatų, naujai įtrauktų pagal RoHS 2.0. Kai atrankos rezultatai artėja prie reglamentuojamų ribinių verčių, papildomas patvirtinimas atliekamas trečiųjų šalių laboratorijose, taikančiose standartinius cheminius metodus. Atrankos rezultatai neturi būti tiesiogiai traktuojami kaip teisiškai galiojančios oficialios ataskaitos.

EDXRF RoHS bandymo įrangos praktinio pramoninio pritaikymo scenarijai

EDXRF RoHS bandymų įranga plačiai taikoma viso proceso kokybės kontrolei elektros ir elektronikos gamyboje. Pirma, tiekimo grandinės gaunamų medžiagų patikrai: atliekama preliminari įsigytų atsarginių dalių, tokių kaip plastikinės granulės, metalinės jungiamosios detalės, jungtys ir laidai, patikra sandėlyje, siekiant nustatyti pavojingų medžiagų perteklių šaltinyje ir užkirsti kelią nekvalifikuotoms žaliavoms patekti į gamybos linijas, taip išvengiant ekonominių nuostolių, atsirandančių dėl vėlesnio gatavo produkto utilizavimo. Antra, ji naudojama medžiagų atrankos vertinimui mokslinių tyrimų ir plėtros etape. Kurdamos naujus produktus, įmonės atlieka RoHS elementų patikrą, ieškodamos alternatyvių žaliavų, ir teikia pirmenybę medžiagoms, atitinkančioms ribinius reikalavimus, kad būtų įvykdyti atitikties reikalavimai nuo projektavimo etapo. Trečia, ji palaiko gatavo produkto mėginių ėmimą iš gamyklos. Surinktoms pilnoms mašinoms ir priedams taikoma mėginių patikra, siekiant iš anksto nustatyti medžiagų maišymo keliamą riziką. Ketvirta, ji skirta tiekėjų valdymui. EDXRF RoHS bandymų įrangos patikros duomenys veikia kaip pagalbinė nuoroda tiekėjų vertinimui ir skatina tiekimo grandines įgyvendinti pavojingų medžiagų kontrolę. Be elektros ir elektronikos pramonės, tokią įrangą neorganinėms pavojingoms medžiagoms tikrinti taip pat gali naudoti pramonės šakos, kurioms reikalinga sunkiųjų metalų kontrolė, įskaitant žaislų, techninės įrangos priedų ir pakavimo medžiagų pramonę.

Remiantis praktine taikymo patirtimi, įmonės turėtų įdiegti tinkamą kasdienį įrangos valdymą, kad užtikrintų EDXRF RoHS bandymų įrangos duomenų stabilumą. Mėginių bandymo paviršiai išdėstymo metu turi būti laikomi plokšti, siekiant sumažinti bandymo nuokrypius, atsirandančius dėl nelygaus mėginių paviršiaus. Periodinis tarpinis patikrinimas turi būti atliekamas naudojant pagalbinius standartinius etaloninius mėginius. Padengtų ir daugiasluoksnių sudėtinių mėginių atveju reikia atkreipti dėmesį į matricos efekto sukeltus duomenų trukdžius ir apdairiai vertinti rezultatus. Siekdamos visapusiškai aptikti visas dešimt RoHS 2.0 medžiagų, įmonės gali papildomai naudoti ftalatų bandymo įrangą. EDXRF RoHS bandymų įranga atlieka šešių neorganinių elementų tyrimus, o pirolizės ir dujų chromatografijos įranga – keturių ftalatų tyrimus. Du prietaisų rinkiniai veikia kartu, kad būtų galima greitai aptikti visas RoHS 2.0 reglamentuojamas medžiagas.

Išvada

Susidūrę su vis griežtesniais pasauliniais žaliosios aplinkos apsaugos reglamentais, elektros ir elektronikos gamintojai privalo sukurti veiksmingas pavojingų medžiagų kontrolės sistemas. Remiantis rentgeno fluorescencijos spektroskopine technologija, EDXRF RoHS bandymo įranga kokybiškai identifikuoja elementų rūšis pagal būdingus elementų rentgeno spindulių bangos ilgius ir nustato elementų sudėtį pagal spektrinės linijos intensyvumą. Turėdamas tokius akivaizdžius privalumus kaip neardomasis poveikis, didelis greitis, paprastas mėginių apdorojimas ir mažos eksploatavimo išlaidos, jis tapo esminiu įrankiu gamykloje atliekamam greitam RoHS neorganinių pavojingų medžiagų patikrinimui. Kaip brandi EDXRF RoHS bandymo įranga, LISUN EDX-2A energijos dispersijos rentgeno spindulių fluorescencinis spektrometras atitinka vietinių elektronikos gamintojų pirminius atrankos poreikius, apimančius gaunamų medžiagų patikrą, mokslinius tyrimus ir plėtrą bei gatavų gaminių sąsajas. Praktiškai įmonės aiškiai supras prietaisų taikymo sritis ir apribojimus, derins įrangos patikrą su patvirtinamaisiais bandymais trečiųjų šalių laboratorijose, pagerins visos tiekimo grandinės pavojingų medžiagų kontrolės darbo eigą ir sumažins atitikties riziką gaminių eksportui.