關(guān)于金屬元素分析，很多品質(zhì)工程、項目開發(fā)人員對該領(lǐng)域都比較陌生，常常詢問：“這個設(shè)備能分析這個金屬成分嗎？”而對于檢測人員，往往受制于膜厚設(shè)備的不可自主編程性以及金屬成分分析需要很強的專業(yè)性，導(dǎo)致對設(shè)備的熟悉程度僅僅局限于操作。為揭開膜厚測試及金屬成分分析的神秘面紗，我們很有必要詳細的探討一下。

RoHS分析流程圖：

定性分析原理

定量分析原理

傅里葉（也叫傅立葉）變換算法是什么梗？

測量攻城獅高等數(shù)學(xué)沒學(xué)好，因為當(dāng)初看到太復(fù)雜的傅里葉變換公式，頭腦就呈現(xiàn)出枯燥、乏味、抽象、巨大的深惡痛絕感。為了弄清楚算法意思，我們在不看公式情況下，了解傅里葉算法中的時域、頻域、復(fù)數(shù)等理論，鑒于篇幅太長，感興趣的朋友，可以搜索“深入淺出的講解傅里葉變換（真正的通俗易懂）”，閱讀生動形象的風(fēng)趣解讀。

傅里葉歸納和測量界的應(yīng)用：

傅里葉分析不僅僅是一個數(shù)學(xué)工具，更是一種可以徹底顛覆一個人以前世界觀的思維模式。

傅里葉變換算法的解釋，就像超越我們?yōu)榱苏f明《月薪三萬的面試題》老師的生日，需要寫滿2頁A4紙，運用推導(dǎo)、排除、相互關(guān)聯(lián)等邏輯思維來獲得答案的過程。就像上述不同長短的波長曲線一樣，不管波形如何變化，總能找到規(guī)律。

傅里葉變換算法可以應(yīng)用在圖像處理、機器視覺方面的智能算法。

波長色散 X 射線熒光光譜儀 (WDXRF)工作原理

波長色散 X 射線熒光光譜儀結(jié)構(gòu)圖示（下照式）

備注：XRF設(shè)備可以分析元素周期表中從Be到U的元素，波長從0.01nm~2nm，但不能分析H、Li、He，原因是這些元素沒有足夠的電子。

掃描電鏡能譜儀（SEM-EDS）（Scanning Electron Microscope & Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）

為了實現(xiàn)元素成份+形貌分析，SEM&EDS組合是應(yīng)用最廣的顯微分析儀器，它能快速對各種試樣的微區(qū)內(nèi)的所有元素進行定性、定量分析。

掃描電子顯微鏡（SEM）分析原理

掃描電子顯微鏡，是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。掃描電子顯微鏡由電子槍、聚光鏡、物鏡等組成，聚光鏡、物鏡將電子槍發(fā)出的電子匯聚在試樣上，經(jīng)過試樣內(nèi)的多次彈性散射和非彈性散射后，在樣品表面外形成多種信息。這些信息與樣品表面的幾何形貌以及化學(xué)成分等有很大的關(guān)系。通過這些信息的解析就可以達到獲得表面形貌和化學(xué)成分的目的。

關(guān)于ED-XRF儀器輻射問題

國務(wù)院《放射性與射線裝置安全和防護條例》中第四條規(guī)定，國家對放射源和射線裝置實行分類管理。根據(jù)放射源、射線裝置對人體健康和環(huán)境的潛在危害程度，從高到低將放射源劃分為I類、II類、III類、IV類、V類，其中，EDXRF屬于第III類放射裝置。根據(jù)國家環(huán)境保護總局公告《放射源分類辦法》描述，III類放射裝置屬于低危險的射線裝置，出現(xiàn)事故時一般不會造成受照人員的放射損傷。

對于EDXRF設(shè)備廠家，設(shè)備一般都具備以下防護措施：

1. X射線管采用鉛層外殼，有效阻止X光管在工作時產(chǎn)生的射線發(fā)散輻射可能；

2. X射線管在發(fā)射X射線照射到樣品上時，為防止X射線射穿樣品造成額外輻射，儀器廠家均會采用金屬蓋蓋住樣品倉，避免X射線工作時對人體造成輻射傷害。一般X射線的穿透力在金屬里最多只有幾毫米，廠家為了確保輻射防護，樣品倉蓋的厚度遠遠大于這個厚度，部分廠家甚至把整個外殼全部用鉛層覆蓋；

3. 大部分廠家均有打開樣品倉X射線自動停止工作的裝置，確保打開樣品倉后不會對人體造成輻射傷害。

美國科學(xué)院（NAS）通過對過去50年對包括廣島和長崎原子彈爆炸幸存者研究在內(nèi)的輻射生物學(xué)效應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析后，發(fā)布了關(guān)于電離輻射生物學(xué)效應(yīng)的第7次報告稱：低劑量輻射（0-100mSv）也可能潛在威脅人體健康。因為低劑量輻射已具備足夠的能力來損傷DNA，進而引發(fā)癌癥。

根據(jù)該報告資料：每100人接受100mSv劑量的電離輻射（約10次CT），其中1人在未來可能會患實體腫瘤或白血病，但低劑量電離輻射的致癌風(fēng)險可隨年齡的增長而降低。兒童和年輕人是高危人群。

對于EDXRF，從事輻射行業(yè)的人員劑量限值5年，每年平均值20mSv，任一年值不超過50mSv；公眾照射劑量限值15mSv；正常人體每年日常吸收輻射劑量為2.4mSv, 一個人一年吸收輻射在2000uSv以內(nèi)是正常的，對身體不會有影響（1mSv=1000uSv），

一般情況下，可以再加1000uSv，也不會有太大影響，專業(yè)人士（經(jīng)常使用X熒光儀器的人）可以加到20000uSv是允許的，有的時候?qū)I(yè)人士可以加到50000uSv。

懷孕的人不要超過20000uSv，法律允許人一年所吸收輻射值為50000uSv。

儀器由于包裝材料好，不會放出X射線，只有槍口有X射線。人的手離槍口最近，大概5cm，操作員手吸收輻射值為0.7uSv/hr，按一天工作8小時，1周工作40個小時，一年工作48周計算：

      0.7uSv×40hr ×48wk=1344uSv/年

      如果每天用儀器工作2個小時，計算：

      0.7uSv×10hr ×48wk=336uSv/年    (遠遠小于國家限制）

照一次CT，短時間人體攝入輻射量約為10mSv

操作5年EDXRF，相當(dāng)于照一次CT，但遠低于CT，因為前者是長期疊加，后者是一次短時間受射，所以沒有十分必要，還是少照CT。

至此，操作EDXRF的寶寶們，根本不用慌張，但要嚴格按照設(shè)備操作規(guī)程操作。

總結(jié)

無論是XRD或者XRF，對操作者的專業(yè)性要求是非常高的，設(shè)備廠家的針對性解決當(dāng)前測試需求的培訓(xùn)解讀顯然是不夠的，大部分基礎(chǔ)用戶局限于供方RoHS強制性要求，所以只掌握了與RoHS相關(guān)測試的判定標準，而整個實驗過程的變異、超標情況下有沒有運用3-SIGMA理論判斷等等，一概不知。當(dāng)測試元素要求超出RoHS范圍時，操作員常常是束手無策；另一方面，由于企業(yè)對類似分析的需求量非常少，一旦超出RoHS分析范圍，比如要用到XRF以外的專用設(shè)備，企業(yè)首選解決方案是尋求第三方專業(yè)機構(gòu)解決，其次是咨詢設(shè)備廠家，確定設(shè)備可以滿足該分析后，由設(shè)備廠家有償提供測試程序的編寫。