ऊर्जा विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर: RoHS परीक्षण में सिद्धांत, प्रदर्शन और अनुप्रयोग

सार
यह पेपर इस पर केंद्रित है LISUN EDX-2 श्रृंखला ऊर्जा विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटरतत्वों की विशिष्ट एक्स-रे के आधार पर उनके पता लगाने के सिद्धांत को व्यवस्थित रूप से समझाते हुए, विशिष्ट मॉडल पैरामीटर तुलना के माध्यम से उपकरणों के प्रदर्शन अंतर का विश्लेषण करते हुए, और विद्युत एवं इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में खतरनाक पदार्थों की जाँच में उनके व्यावहारिक मूल्य को दर्शाने के लिए RoHS परीक्षण को मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्य के रूप में लेते हुए। शोध से पता चलता है कि उच्च रिज़ॉल्यूशन, बहु-परिदृश्य अनुकूलनशीलता और स्वचालित संचालन के लाभों पर भरोसा करते हुए, एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर की यह श्रृंखला 2ppm से 99.99% तक की सामग्री सीमा के साथ तत्व विश्लेषण को साकार कर सकती है, RoHS परीक्षण, मिश्र धातु संरचना का पता लगाने और कोटिंग की मोटाई मापने जैसी विविध आवश्यकताओं को पूरा करती है, और औद्योगिक गुणवत्ता नियंत्रण के लिए विश्वसनीय तकनीकी सहायता प्रदान करती है।

1. परिचय
विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उद्योग के वैश्विक विकास के साथ, उत्पाद सामग्री सुरक्षा और पर्यावरण अनुपालन की आवश्यकताएँ लगातार सख्त होती जा रही हैं। उदाहरण के लिए, यूरोपीय संघ का RoHS निर्देश सीसा, पारा और कैडमियम जैसे खतरनाक तत्वों पर प्रतिबंध लगाता है, जिससे कुशल तत्व पहचान तकनीकों के नवाचार को बढ़ावा मिला है। एक गैर-विनाशकारी परीक्षण उपकरण के रूप में, एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर औद्योगिक क्षेत्र में तत्व विश्लेषण के लिए एक प्रमुख उपकरण बन गया है, क्योंकि इसमें नमूने की पूर्व-उपचार की आवश्यकता नहीं होती, तेज़ पहचान गति और उच्च सटीकता जैसी खूबियाँ हैं। EDX-2 श्रृंखला ऊर्जा विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर, द्वारा विकसित LISUN समूह में कई मॉडल शामिल हैं EDX-2A, EDX-2Aसी और EDX-2AB. वे तीन कार्यों को एकीकृत करते हैं: RoHS परीक्षण, मिश्र धातु विश्लेषण और कोटिंग मोटाई माप, और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, धातु सामग्री और प्लास्टिक उत्पादों जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जा सकते हैं। उनके तकनीकी सिद्धांत और प्रदर्शन औद्योगिक गुणवत्ता नियंत्रण के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण संदर्भ हैं।

EDX-2_Rohs परीक्षण उपकरण

2. EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर का पता लगाने का सिद्धांत
EDX-2 श्रृंखला ऊर्जा विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर का मुख्य संसूचन तर्क तत्वों की विशिष्ट एक्स-रे की तरंगदैर्ध्य और तीव्रता में अंतर पर आधारित है, और तीन चरणों के माध्यम से तत्वों का गुणात्मक और मात्रात्मक संसूचन करता है: "उत्तेजना - संसूचन - विश्लेषण"। विशिष्ट प्रक्रिया इस प्रकार है:

2.1 विशिष्ट एक्स-रे का उत्तेजना
इस उपकरण में एक अंतर्निर्मित एक्स-रे ट्यूब है। 50 केवी ट्यूब वोल्टेज और 600 uA ट्यूब करंट (पैरामीटर स्वचालित रूप से सेट किए जा सकते हैं) की कार्य स्थितियों में, यह परीक्षण किए जाने वाले नमूने पर उच्च-ऊर्जा प्राथमिक एक्स-रे उत्सर्जित करता है। जब प्राथमिक एक्स-रे नमूने की सतह परत में प्रवेश करती हैं, तो वे नमूने में परमाणुओं के आंतरिक-कोश इलेक्ट्रॉनों के साथ क्रिया करती हैं, आंतरिक-कोश इलेक्ट्रॉनों को परमाणु कक्षा से बाहर धकेल देती हैं और परमाणुओं को अस्थिर उत्तेजित अवस्था में डाल देती हैं।

2.2 विशिष्ट एक्स-रे का उत्पादन और पता लगाना
स्थिर अवस्था में लौटने के लिए, परमाणु के बाह्य-कोश इलेक्ट्रॉन आंतरिक-कोश रिक्त कक्षा में संक्रमण करेंगे। संक्रमण प्रक्रिया के दौरान, एक ऊर्जा अंतर मुक्त होगा, और यह ऊर्जा एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य वाली एक्स-रे के रूप में विकीर्ण होगी, जिसे "तत्वों की अभिलक्षणिक एक्स-रे" कहा जाता है। विभिन्न तत्वों के परमाणु क्रमांक भिन्न होते हैं, और इलेक्ट्रॉन कक्षाओं के ऊर्जा स्तर अंतर में भी अंतर्निहित अंतर होते हैं। इसलिए, उत्सर्जित अभिलक्षणिक एक्स-रे की तरंगदैर्ध्य भी विशिष्ट होती है - यही गुणात्मक तत्व विश्लेषण को साकार करने वाले उपकरणों का मूल आधार है।

इसके बाद, विशिष्ट एक्स-रे डिटेक्टर द्वारा प्राप्त किए जाते हैं ( EDX-2A एक Si-पिन डिटेक्टर का उपयोग करता है, और जैसे मॉडल EDX-2A(सी अधिक उच्च परिशुद्धता वाले एसडीडी डिटेक्टर का उपयोग करें)। डिटेक्टर एक्स-रे सिग्नल को एक विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है, जिसे फिर सिग्नल प्रोसेसिंग सिस्टम द्वारा पहचानने योग्य स्पेक्ट्रल डेटा में परिवर्तित किया जाता है ताकि निर्देशांक के रूप में "तरंगदैर्ध्य - तीव्रता" के साथ एक मौलिक स्पेक्ट्रम आरेख बनाया जा सके।

2.3 तत्व सामग्री का मात्रात्मक विश्लेषण
समान संसूचन स्थितियों में, नमूने में किसी तत्व की मात्रा उसकी अभिलक्षणिक एक्स-रे की तीव्रता के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध होती है – मात्रा जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण उतना ही अधिक होगा, और उत्सर्जित अभिलक्षणिक एक्स-रे की तीव्रता उतनी ही प्रबल होगी। परीक्षण किए जाने वाले नमूने की तात्विक वर्णक्रम रेखाओं की तीव्रता की तुलना ज्ञात सांद्रता वाले मानक नमूने (जैसे EDX-2 श्रृंखला के साथ प्रदान किया गया EU मानक नमूना) से करके, और मैट्रिक्स प्रभाव और पृष्ठभूमि व्यतिकरण जैसे प्रभावकारी कारकों को सॉफ़्टवेयर एल्गोरिदम द्वारा ठीक करके, उपकरण अंततः परीक्षण किए जाने वाले नमूने में प्रत्येक तत्व की सटीक मात्रा की गणना करता है, जिससे मात्रात्मक विश्लेषण संभव होता है। इसकी सामग्री विश्लेषण सीमा 2ppm से 99.99% तक हो सकती है, जो सूक्ष्म और प्रमुख तत्वों की संसूचन आवश्यकताओं को पूरा करती है।

3. EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर के मॉडल पैरामीटर और प्रदर्शन तुलना
EDX-2 श्रृंखला के एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए 5 मुख्य मॉडलों के साथ डिज़ाइन किए गए हैं। विभिन्न मॉडलों में संरचनात्मक डिज़ाइन, डिटेक्टर प्रकार और संसूचन दक्षता में अंतर होता है। विशिष्ट पैरामीटर तुलना निम्न तालिका में दर्शाई गई है:

पैरामीटर तुलना से यह देखा जा सकता है कि EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर के प्रदर्शन अंतर मुख्य रूप से तीन पहलुओं में परिलक्षित होते हैं: पहला, वैक्यूम वातावरण अनुकूलनशीलता। EDX-2AC, EDX-2ABC और EDX-2T निर्वात परीक्षण का समर्थन करते हैं, जिससे हवा द्वारा प्रकाश तत्वों (जैसे सोडियम और मैग्नीशियम) के विशिष्ट एक्स-रे के अवशोषण को कम किया जा सकता है और मिश्र धातु विश्लेषण की तत्व सीमा का विस्तार किया जा सकता है। दूसरा, डिटेक्टर की सटीकता। SDD डिटेक्टर (जैसे EDX-2AC) 129eV है, जो Si-पिन डिटेक्टर (149eV) से बेहतर है। यह आसन्न तरंगदैर्ध्य वाली तात्विक वर्णक्रम रेखाओं में अधिक सटीकता से अंतर कर सकता है और संसूचन त्रुटियाँ कम कर सकता है। तीसरा, फलन एकीकरण। मूल मॉडल EDX-2A केवल RoHS परीक्षण का समर्थन करता है, जबकि EDX-2Aबीसी और ईडीएक्स-2टी एक ही समय में मिश्र धातु विश्लेषण और कोटिंग मोटाई माप कार्यों को एकीकृत करते हैं, जो अधिक जटिल औद्योगिक परिदृश्यों के अनुकूल होते हैं।

4. RoHS परीक्षण में EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर का अनुप्रयोग
4.1 RoHS निर्देश आवश्यकताएँ और परीक्षण मानक
RoHS निर्देश, यूरोपीय संघ द्वारा तैयार विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के लिए एक पर्यावरण संरक्षण मानक है। इसका वर्तमान संस्करण 2011/65/EU (RoHS 2.0) है। मूल संस्करण (2002/95/EC) की तुलना में, इसके नियंत्रण का दायरा चिकित्सा उपकरणों और निगरानी उपकरणों तक बढ़ा दिया गया है, और निर्माताओं को तकनीकी दस्तावेज़ और EC अनुरूपता घोषणाएँ कम से कम 10 वर्षों तक रखनी होंगी। यह निर्देश 6 खतरनाक पदार्थों की मात्रा को सीमित करता है, जिनकी विशिष्ट आवश्यकताएँ इस प्रकार हैं: पारा (Hg) ≤ 1000ppm, हेक्सावेलेंट क्रोमियम (CrVI) ≤ 1000ppm, कैडमियम (Cd) ≤ 100ppm, सीसा (Pb) ≤ 1000ppm, पॉलीब्रोमिनेटेड बाइफिनाइल (PBBs) ≤ 1000ppm, पॉलीब्रोमिनेटेड डाइफेनिल ईथर (PBDEs) ≤ 1000ppm।
चीन में संबंधित मानक "इलेक्ट्रॉनिक सूचना उत्पादों में विषाक्त और खतरनाक पदार्थों के परीक्षण के तरीके" (SJ/T 11365-2006) है, जो स्पष्ट रूप से एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोमेट्री (XRF) को RoHS खतरनाक तत्वों की त्वरित जाँच विधि के रूप में निर्दिष्ट करता है। EDX-2 श्रृंखला के एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर इसी विधि के आधार पर विकसित किए गए हैं और मानक परीक्षण आवश्यकताओं को सीधे पूरा कर सकते हैं।

4.2 RoHS परीक्षण में EDX-2 श्रृंखला के लाभ
पेशेवर RoHS परीक्षण उपकरण के रूप में, EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर में पता लगाने की दक्षता, परिचालन सुविधा और सुरक्षा में महत्वपूर्ण लाभ हैं:
• पूर्व उपचार के बिना तीव्र जांच: पता लगाने का समय EDX-2A 200 सेकंड है, और वैक्यूम मॉडल (जैसे कि EDX-2AC) केवल 100 सेकंड लगते हैं। नमूने के पाचन और विघटन जैसे पूर्व-उपचार की कोई आवश्यकता नहीं होती है, और ठोस, तरल और पाउडर (जैसे इलेक्ट्रॉनिक घटक आवरण, प्लास्टिक कण और सोल्डर पेस्ट) जैसे रूपों में नमूनों का सीधे परीक्षण किया जा सकता है, जिससे पता लगाने का चक्र बहुत छोटा हो जाता है।
• उच्च रिज़ॉल्यूशन और सटीकता: एसडीडी डिटेक्टर मॉडल (जैसे कि EDX-2AC) 129eV तक पहुँचता है, जो कैडमियम (Cd) जैसे सूक्ष्म खतरनाक तत्वों की विशिष्ट एक्स-रे किरणों की सटीक पहचान कर सकता है। प्रदान किए गए यूरोपीय संघ के मानक नमूनों और अंशांकन प्रमाणपत्रों के साथ, यह सुनिश्चित करता है कि पहचान के परिणाम अंतर्राष्ट्रीय मानकों के अनुरूप हों और गलत निर्णय से बचा जा सके।
• दृश्य संचालन और सुरक्षा: उपकरण एक उच्च-परिभाषा कैमरा और एक इन-चेंबर प्रकाश व्यवस्था से सुसज्जित है, जिससे ऑपरेटर वास्तविक समय में नमूना परीक्षण स्थिति की जाँच कर सकते हैं और गलत नमूना प्लेसमेंट के कारण होने वाली पहचान त्रुटियों से बच सकते हैं। साथ ही, उपकरण में पावर ओवरकरंट और शॉर्ट-सर्किट सुरक्षा सुविधाएँ भी हैं, जो औद्योगिक सुरक्षा मानकों के अनुरूप हैं और उपकरण क्षति के जोखिम को कम करती हैं।

4.3 व्यावहारिक परीक्षण मामला
एक इलेक्ट्रॉनिक्स उद्यम को आयातित प्लास्टिक घटकों के एक बैच पर RoHS अनुपालन जांच करने की आवश्यकता थी, और उसने EDX-2A परीक्षण के लिए एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर:
• नमूना तैयार करना: प्लास्टिक के घटकों को 5 सेमी × 5 सेमी के छोटे टुकड़ों में काटा गया और अन्य उपचारों के बिना सीधे नमूना कक्ष (आकार 610 × 320 × 100 मिमी) में रखा गया;
• पैरामीटर सेटिंग: उपकरण स्वचालित रूप से ट्यूब वोल्टेज को 50KV, ट्यूब करंट को 600uA और डिटेक्शन समय को 200 सेकंड पर सेट करता है;
• जाँच परिणाम: उपकरण ने एक तत्व स्पेक्ट्रम आरेख तैयार किया, जिससे पता चला कि नमूने में सीसा (Pb) की मात्रा 850ppm और कैडमियम (Cd) की मात्रा 30ppm थी, दोनों RoHS सीमा से कम थे, इसलिए इसे RoHS मानकों के अनुरूप माना गया। साथ ही, स्पेक्ट्रम रेखाओं में पारा और हेक्सावेलेंट क्रोमियम जैसे कोई अन्य खतरनाक तत्व नहीं पाए गए, और अंततः एक RoHS परीक्षण रिपोर्ट जारी की गई।

यह मामला दर्शाता है कि EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर इलेक्ट्रॉनिक घटकों की RoHS स्क्रीनिंग को जल्दी से पूरा कर सकते हैं, यूरोपीय संघ को उद्यमों के उत्पाद निर्यात के लिए अनुपालन आधार प्रदान कर सकते हैं, और अत्यधिक खतरनाक पदार्थों के कारण होने वाले व्यापार जोखिमों से बच सकते हैं।

5. EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर के अन्य मुख्य अनुप्रयोग
RoHS परीक्षण के अलावा, EDX-2 श्रृंखला एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर मिश्र धातु विश्लेषण और कोटिंग मोटाई माप कार्यों को भी एकीकृत करता है, जिससे उपकरण के अनुप्रयोग परिदृश्यों का विस्तार होता है:
5.1 मिश्र धातु विश्लेषण
RSI EDX-2AB, EDX-2ABC और EDX-2T मॉडल मिश्रधातु विश्लेषण का समर्थन करते हैं। इनमें से, EDX-2T आवर्त सारणी में 11-Na (सोडियम) से लेकर 92-U (यूरेनियम) तक सभी तत्वों का पता लगा सकता है, और स्टेनलेस स्टील, एल्यूमीनियम मिश्रधातुओं और कीमती धातुओं (सोना, प्लैटिनम) जैसी सामग्रियों की संरचना का पता लगाने के लिए उपयुक्त है। उदाहरण के लिए, आभूषण उद्योग में, EDX-2T नमूने को नुकसान पहुँचाए बिना सोने के आभूषणों (जैसे Au999, Au750) की शुद्धता का शीघ्रता से निर्धारण कर सकता है; मशीनरी निर्माण क्षेत्र में, यह स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम और निकल की मात्रा का विश्लेषण करके यह निर्धारित कर सकता है कि सामग्री का संक्षारण प्रतिरोध डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करता है या नहीं।

5.2 कोटिंग की मोटाई माप
RSI EDX-2AC, EDX-2Aबीसी और ईडीएक्स-2टी मॉडल में कोटिंग की मोटाई मापने का कार्य होता है। ये कोटिंग और सब्सट्रेट सामग्री के बीच अभिलक्षणिक एक्स-रे की तीव्रता में अंतर का पता लगाकर कोटिंग की मोटाई का निरपेक्ष मान ज्ञात करते हैं। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनिक कनेक्टर के उत्पादन में, तांबे के सब्सट्रेट की सतह पर निकेल कोटिंग की मोटाई (जैसे 5μm, 10μm) का पता लगाकर कोटिंग की चालकता और घिसाव प्रतिरोध सुनिश्चित किया जा सकता है; ऑटो पार्ट्स के निर्माण में, गैल्वेनाइज्ड परत की मोटाई की निगरानी करके पार्ट्स के जंग प्रतिरोध का मूल्यांकन किया जा सकता है।

6। निष्कर्ष 
तत्वों की विशिष्ट एक्स-रे के पता लगाने के सिद्धांत के आधार पर, LISUN EDX-2 श्रृंखला ऊर्जा विसारक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर RoHS परीक्षण, मिश्र धातु विश्लेषण और कोटिंग मोटाई माप के बहु-कार्यात्मक एकीकरण को साकार करें। उच्च रिज़ॉल्यूशन, तेज़ पहचान गति और व्यापक नमूना अनुकूलनशीलता जैसी उनकी विशेषताएँ उन्हें औद्योगिक गुणवत्ता नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण उपकरण बनाती हैं। मापदंडों की तुलना से, उपकरणों के विभिन्न मॉडल विभिन्न परिदृश्यों की आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं - EDX-2A बुनियादी RoHS स्क्रीनिंग के लिए उपयुक्त है, EDX-2Aबीसी बहु-परिदृश्य व्यापक परीक्षण के लिए उपयुक्त है, और ईडीएक्स-2टी में प्रकाश तत्व विश्लेषण में लाभ हैं। उद्यम अपनी आवश्यकताओं के अनुसार उपयुक्त मॉडल चुन सकते हैं।