Prečo je testovacie zariadenie EDXRF RoHS nevyhnutné pre rýchly skríning nebezpečných látok

abstraktné
V exportnom obchode s elektrickými a elektronickými výrobkami sa kontrola nebezpečných látok podľa smernice RoHS stala základným prahom súladu s požiadavkami na výrobky. Tradičné metódy mokrého chemického testovania sa vyznačujú zložitými pracovnými postupmi a dlhými testovacími cyklami, ktoré len ťažko uspokoja praktické požiadavky na rýchlu kontrolu materiálov vo veľkých objemoch v továrňach. Testovacie zariadenie EDXRF RoHS je postavené na princípoch energeticky disperznej röntgenovej fluorescenčnej spektroskopickej analýzy. Vykonáva detekciu analýzou vlnovej dĺžky a intenzity charakteristických röntgenových lúčov vyžarovaných z testovaných vzoriek. Prvky obsiahnuté vo vzorkách sa identifikujú podľa rozdielov v charakteristických vlnových dĺžkach röntgenových lúčov rôznych prvkov a obsah prvkov vo vzorkách sa určuje porovnaním intenzít spektrálnych čiar rôznych prvkov. Umožňuje nedeštruktívny rýchly skríning anorganických prvkov obmedzených smernicou RoHS vrátane olova, kadmia, ortuti, šesťmocného chrómu a brómovaných látok. LISUN Ako výskumný objekt bol použitý energeticky disperzný röntgenový fluorescenčný spektrometer EDX‑2A. Tento článok rozoberá princíp fungovania a kľúčové technické parametre testovacieho zariadenia EDXRF RoHS, porovnáva jeho výhody oproti konvenčným testovacím prístupom, analyzuje jeho praktické využitie pri kontrole vstupného dodávateľského reťazca a kontrole hotových výrobkov a ilustruje jeho aplikovateľné hranice, aby poskytol referencie pre výrobcov elektroniky na zavedenie interných skríningových systémov RoHS.

úvod

Smernica EÚ o obmedzenom používaní nebezpečných látok (RoHS) stanovuje jasné koncentračné limity pre šesť kategórií nebezpečných látok v elektrických a elektronických výrobkoch: olovo, kadmium, ortuť, šesťmocný chróm, polybrómované bifenyly a polybrómované difenylétery. Podniky orientované na export musia vykonávať testovanie nebezpečných látok na surovinách, súčiastkach a hotových výrobkoch, aby sa predišlo obchodným rizikám, ako sú oznámenia o výrobkoch a stiahnutia z trhu. Konvenčné laboratórne mokré chemické testovanie zahŕňa viacero postupov, ako je trávenie vzorky, extrakcia činidla a inštrumentálna analýza. Zahŕňa časovo náročnú predúpravu vzorky a vytvára kvapalný chemický odpad, čo kladie vysoké požiadavky na odborné znalosti operátorov a laboratórne podporné zariadenia a nie je vhodné na primárne skríning hromadných materiálov na mieste výroby.

Testovacie zariadenie EDXRF RoHS, konkrétne energeticky disperzný röntgenový fluorescenčný spektrometer, vypĺňa medzeru v požiadavkách na rýchle testovanie na mieste v továrňach. Táto testovacia technika je špecifikovaná ako rýchla skríningová metóda pre nebezpečné látky RoHS podľa normy SJ/T 11365‑2006. Röntgenová trubica v prístroji emituje primárne röntgenové lúče na ožiarenie testovaných vzoriek. Elektróny vnútorného obalu atómov vo vzorkách sú excitované a prechádzajú prechodmi, čím uvoľňujú charakteristické röntgenové lúče špecifické pre daný prvok. Každý prvok má jedinečnú charakteristickú vlnovú dĺžku röntgenového žiarenia; druhy prvkov vo vzorkách je možné kvalitatívne identifikovať pomocou rozpoznávania vlnovej dĺžky. Intenzita signálu charakteristických spektrálnych čiar je pozitívne korelovaná so skutočným obsahom prvku a hodnoty obsahu je možné získať porovnaním a výpočtom intenzity. Celý proces detekcie nepoškodí telesá vzoriek. Pevné látky, prášky a kvapalné materiály je možné priamo vkladať na testovanie, čo výrazne znižuje pracovné zaťaženie spracovania vzoriek. Preto bolo testovacie zariadenie EDXRF RoHS začlenené do systémov kontroly kvality mnohými výrobcami elektroniky.

RoHS testovacie zariadenia EDX-2A

Architektúra systému a kľúčové technické parametre testovacieho zariadenia EDXRF RoHS EDX‑2A

LISUN Energeticky disperzný röntgenový fluorescenčný spektrometer EDX‑2A je nevákuové stolové EDXRF testovacie zariadenie spĺňajúce normy RoHS. Kompletný prístroj pozostáva hlavne z röntgenovej trubice, Si‑pinového detektora, testovacej komory na vzorky, jednotky na spracovanie signálu a podporného analytického softvéru. Röntgenová trubica dodáva budiaci zdroj s maximálnym vysokým napätím 50 kV. Detektor zhromažďuje charakteristické röntgenové signály uvoľňované vzorkami. Softvér vykonáva dekonvolúciu energetického spektra, elementárny kvalitatívno-kvantitatívny výpočet a priamo generuje testovacie správy spĺňajúce normy RoHS. Prístroj je vybavený kamerou s vysokým rozlíšením a osvetľovacím systémom vo vnútri testovacej komory a umožňuje operátorom intuitívne pozorovať polohy testovaných vzoriek. Je tiež vybavený mechanizmami ochrany proti nadprúdu a skratu, ktoré zaručujú bezpečnosť zariadenia pri dlhodobom nepretržitom testovaní. Základné parametre viacerých modelov v rámci série EDX‑2A sú zhrnuté v tabuľke nižšie.

Ako základný model testovacieho zariadenia EDXRF RoHS, aj EDX‑2A vykonáva testovanie za atmosférických podmienok bez konfigurácie vákuového systému. Jeho rozmery vzorkovacej komory dosahujú 610*320*100 mm, čo je schopné pojať relatívne veľké elektronické súčiastky, plastové kryty a ďalšie vzorky. Podporuje priame vstrekovanie vzoriek pre rôzne formy vrátane pevných, kvapalných a práškových materiálov. Jeho rozsah analýzy obsahu pokrýva od 2 ppm do 99.99 %, čím plne pokrýva regulačné limity pre šesť látok obmedzených RoHS. Limit pre kadmium je 100 ppm, zatiaľ čo limity pre olovo, ortuť, šesťmocný chróm, polybrómované bifenyly a polybrómované difenylétery sú 1000 ppm. Vybavený analytický softvér obsahuje databázu štandardných kriviek a po testovaní generuje kompletné testovacie správy jedným kliknutím, čím sa znižujú bariéry analýzy údajov pre operátorov. Prístroj sa dodáva so štandardnými kalibračnými vzorkami EÚ, aby podniky mohli vykonávať pravidelné overovanie zariadení a zabezpečovať spoľahlivosť testovacích údajov.

Hlavné výhody testovacieho zariadenia EDXRF RoHS v porovnaní s konvenčnými testovacími metódami

V prvom rade patrí k nedeštruktívnej analýze. Testované vzorky zostávajú po meraní neporušené. Elektronické súčiastky a cenné náhradné diely sa môžu po skríningu stále uvádzať do výroby, čo je vhodné na kontrolu vstupných vzoriek materiálu. Po druhé, predúprava vzoriek je pomerne jednoduchá. Väčšinu plastov, kovov a elektronických súčiastok je potrebné na testovanie umiestniť iba naplocho do komory na vzorky. Nie je potrebné žiadne silnokyslé rozkladanie ani extrakcia chemických činidiel a nevznikajú žiadne chemické odpadové kvapaliny. Neukladá prísne požiadavky na laboratórne prostredie a testovacie zariadenie EDXRF RoHS je možné nasadiť v bežných miestnostiach kontroly kvality výrobných podnikov. Po tretie, poskytuje vysokú účinnosť testovania. Testovanie jednej dávky vzoriek trvá len stovky sekúnd. V porovnaní s hodinovými alebo dennými testovacími cyklami mokrých chemických metód spĺňa požiadavky na rýchly skríning materiálov vo veľkom objeme. Po štvrté, vyznačuje sa nízkymi prevádzkovými nákladmi. Počas bežnej prevádzky sa nespotrebúvajú žiadne chemické činidlá a neskoršia údržba je nízka.

Napriek tomu musia byť objektívne rozpoznateľné kapacitné hranice testovacieho zariadenia EDXRF RoHS. Ako rýchly skríningový prístroj nedokáže rozlíšiť trojmocný chróm od šesťmocného chrómu medzi chrómovými prvkami, ani nedokáže detegovať štyri organické ftaláty novo pridané podľa RoHS 2.0. Keď sa výsledky skríningu blížia k regulačným limitným hodnotám, vykoná sa ďalšie potvrdenie v laboratóriách tretích strán, ktoré používajú štandardné chemické metódy. Výsledky skríningu sa nesmú priamo považovať za právne platné oficiálne správy.

Praktické scenáre priemyselného použitia testovacieho zariadenia EDXRF RoHS

Testovacie zariadenie EDXRF RoHS sa široko používa v kompletnej kontrole kvality pre elektrotechnickú a elektronickú výrobu. Po prvé, na skríning vstupného materiálu v dodávateľskom reťazci: predbežný skríning vstupného materiálu do skladu sa vykonáva pre nakúpené náhradné diely, ako sú plastové pelety, kovové tvarovky, konektory a drôty, s cieľom identifikovať materiály presahujúce nebezpečné látky pri zdroji a zabrániť vstupu nekvalifikovaných surovín na výrobné linky, čím sa zabráni ekonomickým stratám spôsobeným následným zošrotovaním hotových výrobkov. Po druhé, používa sa na hodnotenie výberu materiálov vo fáze výskumu a vývoja. Pri vývoji nových produktov podniky vykonávajú elementárny skríning RoHS pre alternatívne suroviny a uprednostňujú materiály, ktoré spĺňajú limitné požiadavky, aby splnili požiadavky na zhodu už od fázy návrhu. Po tretie, podporuje kontrolu odberu vzoriek hotových výrobkov z továrne. Skríning vzoriek sa implementuje pre zmontované kompletné stroje a príslušenstvo, aby sa vopred zistili riziká spojené so zmiešaním materiálov. Po štvrté, slúži na riadenie dodávateľov. Skríningové údaje z testovacieho zariadenia EDXRF RoHS slúžia ako pomocná referencia pre hodnotenie dodávateľov a nabáda dodávateľské reťazce k implementácii kontroly nebezpečných látok. Okrem elektrotechnického a elektronického priemyslu môžu takéto zariadenia na skríning anorganických nebezpečných látok prijať aj odvetvia vyžadujúce kontrolu ťažkých kovov vrátane odvetví hračiek, železiarskeho príslušenstva a obalových materiálov.

Na základe praktických skúseností s aplikáciou musia podniky zaviesť správnu dennú správu zariadení, aby sa zaručili stability údajov z testovacieho zariadenia EDXRF RoHS. Testovacie povrchy vzoriek sa musia počas umiestňovania udržiavať rovné, aby sa znížili odchýlky v testoch spôsobené nerovnými povrchmi vzoriek. Pravidelné medzioverovanie sa musí vykonávať s použitím podporných štandardných referenčných vzoriek. Pri pokovovaných a viacvrstvových kompozitných vzorkách sa musí zaznamenať interferencia údajov spôsobená efektom matrice a s vyhodnotením výsledkov sa musí zaobchádzať obozretne. Pre úplnú detekciu všetkých desiatich látok RoHS 2.0 môžu podniky ako doplnok nasadiť zariadenie na testovanie ftalátov. Testovacie zariadenie EDXRF RoHS vykonáva skríning šiestich anorganických prvkov, zatiaľ čo zariadenie na pyrolýznu plynovú chromatografiu vykonáva skríning štyroch ftalátov. Tieto dve sady prístrojov spolupracujú na realizácii rýchlej internej detekcie všetkých látok regulovaných RoHS 2.0.

Záver

Vzhľadom na čoraz prísnejšie globálne predpisy na ochranu životného prostredia musia výrobcovia elektrotechniky a elektroniky zaviesť účinné systémy kontroly nebezpečných látok. Na základe technológie röntgenovej fluorescenčnej spektroskopie... Testovacie zariadenie EDXRF RoHS Kvalitatívne identifikuje druhy prvkov pomocou charakteristických röntgenových vlnových dĺžok prvkov a určuje ich zloženie pomocou intenzity spektrálnych čiar. Vďaka významným výhodám, ako je nedeštruktívnosť, vysoká rýchlosť, jednoduché spracovanie vzoriek a nízke prevádzkové náklady, sa stal nevyhnutným nástrojom na rýchle skríning anorganických nebezpečných látok podľa smernice RoHS priamo v továrni. Ako vyspelé EDXRF testovacie zariadenie pre RoHS, LISUN Energeticky disperzný röntgenový fluorescenčný spektrometer EDX‑2A spĺňa požiadavky domácich výrobcov elektroniky na primárne skríningové kontroly, ktoré zahŕňajú kontrolu vstupného materiálu, výskum a vývoj až po hotové výrobky. Počas praktického používania musia podniky jasne pochopiť rozsah použitia a obmedzenia prístrojov, kombinovať skríning zariadení s potvrdzujúcim testovaním od externých laboratórií, zlepšiť pracovné postupy kontroly nebezpečných látok v celom dodávateľskom reťazci a zmierniť riziká súvisiace s dodržiavaním predpisov pri vývoze produktov.