بحث حول تطبيق جهاز التألق بالأشعة السينية في اختبارات RoHS وتحليل العناصر في سيناريوهات متعددة

المستخلص:

مع استمرار تشديد اللوائح البيئية العالمية، بات تصدير المنتجات الكهربائية والإلكترونية يتطلب فحص المواد الخطرة، وتحديد تركيب السبائك، وقياس سمك الطلاء. جهاز التألق بالأشعة السينية أصبح جهازًا مهمًا لفحص الجودة الصناعية نظرًا لمزاياه المتمثلة في الاختبار غير المتلف، والقياس السريع، والكشف المتزامن عن عناصر متعددة. LISUN باستخدام مطياف الأشعة السينية المشتت للطاقة EDX-2A كموضوع بحث، تصف هذه الورقة مبدأ العمل والخصائص التقنية لجهاز الأشعة السينية، وتحلل تأثير تطبيقه العملي في اختبار الامتثال لتوجيهات RoHS وتحليل التركيب العنصري، وتقدم مرجعًا لاختيار الأجهزة في صناعات تصنيع الإلكترونيات واختبار المواد.

مقدمة:

يفرض توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن تقييد استخدام المواد الخطرة (RoHS) قيودًا إلزامية على المواد الخطرة مثل الرصاص والكادميوم والزئبق في المنتجات الكهربائية والإلكترونية. ويحدد المعيار المحلي SJ/T 11365-2006 مطيافية التألق بالأشعة السينية كطريقة فحص سريعة للمواد الخطرة. تتطلب طرق الكشف الكيميائي التقليدية معالجة مسبقة معقدة للعينات ودورات اختبار طويلة، مما لا يفي بمتطلبات فحص كميات كبيرة من المواد الواردة. وباستخدام تقنية التألق بالأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXRF)، يمكن لجهاز التألق بالأشعة السينية فحص العينات الصلبة والمسحوقة والسائلة في وقت قصير دون الحاجة إلى إجراءات هضم معقدة. وهو يدمج وظائف متعددة تشمل فحص RoHS، وتحليل عناصر السبائك، وقياس سمك الطلاء، ويُستخدم على نطاق واسع في فحص جودة المكونات الإلكترونية والأجزاء البلاستيكية والمواد المعدنية. وباعتباره جهاز تألق بالأشعة السينية مكتبي، LISUN يدمج مطياف الأشعة السينية المشتتة للطاقة EDX-2A ثلاثة أنواع من وظائف الاختبار في وحدة واحدة، وهو مناسب لمراقبة الجودة اليومية في مختبرات المصانع.

EDX-2A_معدات اختبار RoHS

1- مبدأ عمل جهاز التألق بالأشعة السينية

يعتمد مبدأ عمل جهاز التألق بالأشعة السينية على ظاهرة التألق بالأشعة السينية. يُصدر أنبوب الأشعة السينية في الجهاز أشعة سينية أولية لتسليطها على العينة المراد فحصها. تُثار إلكترونات الغلاف الداخلي للذرات داخل العينة وتتحرر من مداراتها. تقفز إلكترونات الغلاف الخارجي عالية الطاقة إلى الفراغات في الأغلفة الداخلية، مُطلقةً إشارات تألق مميزة لكل عنصر. لكل عنصر أشعة سينية مميزة ذات طاقة فريدة. بعد أن يجمع الكاشف إشارات التألق، يُحدد البرنامج العناصر الموجودة في العينة بناءً على طاقة الإشارة، ويحسب محتوى كل عنصر استنادًا إلى شدة التألق لإجراء تحليل نوعي وكمي. يتميز جهاز التألق بالأشعة السينية المشتت للطاقة بقدرته على تمييز طاقة الفوتونات مباشرةً بواسطة الكاشف دون الحاجة إلى بلورات تشتيت، كما يتميز ببنية مدمجة وسرعة اختبار عالية، مما يجعله مناسبًا للفحص الصناعي السريع.

LISUN جهاز EDX-2A هو جهاز فلورية بالأشعة السينية مكتبي غير مفرغ من الهواء، مزود بكاشف Si-pin. يصل جهد أنبوب الأشعة السينية الأقصى فيه إلى 50 كيلوفولت، ويتراوح نطاق تحليل المحتوى من 2 جزء في المليون إلى 99.99%. يمكنه فحص العينات الصلبة والمسحوقة والسائلة في غضون 200 ثانية تقريبًا. يبلغ وزن الجهاز الإجمالي 50 كيلوغرامًا، وأبعاد حجرة العينة 610 × 320 × 100 ملم، مما يسمح باستيعاب عينات كبيرة نسبيًا.

سيناريوهان رئيسيان لتطبيق جهاز التألق بالأشعة السينية

2.1 فحص المواد الخطرة وفقًا لتوجيهات RoHS

يقيّد توجيه RoHS 2.0 استخدام ست مواد خطرة: الرصاص، والزئبق، والكادميوم، والكروم سداسي التكافؤ، وثنائي الفينيل متعدد البروم، وإيثرات ثنائي الفينيل متعددة البروم. ويُعدّ اختبار المطابقة للأجزاء والمكونات البلاستيكية للمنتجات الكهربائية والإلكترونية خطوة أساسية لتصدير المنتجات. LISUN يُمكن لجهاز EDX-2A لتحليل الأشعة السينية الفلورية فحص عناصر الرصاص والزئبق والكادميوم والكروم والبروم بسرعة، وهو متوافق مع معيار الفحص السريع SJ/T 11365-2006. يُزوّد ​​الجهاز ببرنامج تحليل مُخصّص، يُمكنه إصدار تقارير تقييم RoHS مباشرةً بعد الاختبار للتحقق من مطابقة العينات للحدود المسموح بها. وبالمقارنة مع اختبار ICP الكيميائي، يُلغي هذا الجهاز خطوات هضم العينات، وهو مناسب للفحص الأولي الشامل للمواد الواردة. بعد ذلك، يُمكن إرسال العينات المشتبه في عدم مطابقتها إلى المختبرات الكيميائية لإعادة فحصها بدقة، مما يُحسّن كفاءة فحص الجودة بشكل كبير.

2.2 تحليل العناصر وقياس سمك الطلاء

تُوسّع الطرازات المُطوّرة من نفس السلسلة، بما في ذلك EDX-2AB وEDX-2ABC وEDX-2T، وظائف تحليل السبائك وقياس سُمك الطلاء. يُمكن لجهاز الأشعة السينية الفلورية تحليل العناصر بدءًا من الكبريت (S) وحتى اليورانيوم (U)، وتحديد تركيب الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن النفيسة وسبائك النحاس. تُخرج وظيفة قياس سُمك الطلاء قيمًا دقيقة لسُمك الطلاء على مستوى الميكرون، وذلك بناءً على اختلافات شدة الفلورة للعناصر في الطبقات المختلفة، لفحص جودة الطلاءات الكهربائية للأجهزة والمكونات. يعتمد الإصدار المُفرّغ من EDX-2T على كاشف SDD بدقة مُحسّنة تصل إلى 129 إلكترون فولت، ووقت اختبار مُختصر إلى 100 ثانية. يُمكنه اختبار نطاق أوسع من العناصر، بدءًا من الصوديوم (Na) وحتى اليورانيوم (U)، مُلبيًا بذلك متطلبات اختبار العينات ذات النسبة العالية من العناصر الخفيفة، مثل الخامات وسبائك المغنيسيوم والألومنيوم.

3 مزايا أداء الجهاز

استخدم LISUN يستخدم جهاز EDX-2A للفحص بالأشعة السينية مكونات أساسية مستوردة، وهو مزود بكاميرا عالية الدقة وإضاءة خاصة بالغرفة. يمكن للمشغلين مراقبة نقاط اختبار العينات مباشرةً لتجنب أخطاء الاختبار الناتجة عن انحرافات التموضع. يتميز الجهاز بحماية من التيار الزائد وقصر الدائرة لضمان استقرار تشغيلي عالٍ. يُرفق مع الجهاز عينات معايرة وشهادات معايرة وفقًا لمعايير الاتحاد الأوروبي لضمان موثوقية بيانات الاختبار. يتميز برنامج التشغيل المصاحب بأتمتة عالية، حيث يمكن للمشغلين إتمام العملية بأكملها، بما في ذلك اختبار العينات وتخزين البيانات وطباعة التقارير، بعد تدريب بسيط، مما يُسهّل عملية التشغيل في المختبر. وباعتباره جهاز اختبار غير مُتلف، فإن جهاز الفحص بالأشعة السينية لا يُلحق أي ضرر بالعينات المختبرة أثناء القياس. يمكن إعادة استخدام العينات بعد الاختبار، مما يوفر مزايا واضحة للمكونات الثمينة وعينات الفحص الواردة.

4 الخاتمة

باعتباره جهازًا مطيافيًا للأشعة السينية المشتتة للطاقة، جهاز التألق بالأشعة السينية يلبي بشكل جيد متطلبات الفحص السريع للجودة في التصنيع الحديث. سطح المكتب LISUN يعتمد جهاز EDX-2A على اختبارات RoHS. وتغطي الطرازات المشتقة من نفس السلسلة تحليل عناصر السبائك وقياس سماكة الطلاء. وبفضل توازنه بين كفاءة الاختبار وسهولة التشغيل وموثوقية البيانات، يُعدّ مناسبًا لفحص المواد الخام الواردة وفحص مطابقة المنتج النهائي في مختبرات مصانع الإلكترونيات ووحدات معالجة المكونات. تجدر الإشارة إلى أن جهاز الأشعة السينية الفلورية يُصنّف ضمن أجهزة الفحص. بالنسبة للعينات التي تحتوي على قيم قريبة من الحد المسموح به، يجب اعتماد طرق التحليل الكيميائي للتأكيد النهائي. مع التحديثات المستمرة للوائح البيئية المحلية والدولية، سيحظى جهاز الأشعة السينية الفلورية المتكامل متعدد الوظائف بآفاق تطبيق أوسع في مراقبة جودة المواد الصناعية.