關于金屬元素分析，很多品質工程、項目開發人員對該領域都比較陌生，常常詢問：“這個設備能分析這個金屬成分嗎？”而對于檢測人員，往往受制于膜厚設備的不可自主編程性以及金屬成分分析需要很強的專業性，導致對設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？

測量攻城獅高等數學沒學好，因為當初看到太復雜的傅里葉變換公式，頭腦就呈現出枯燥、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、復數等理論，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）”，閱讀生動形象的風趣解讀。

傅里葉歸納和測量界的應用：

傅里葉分析不僅僅是一個數學工具，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，就像超越我們為了說明《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、排除、相互關聯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，總能找到規律。

傅里葉變換算法可以應用在圖像處理、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 射線熒光光譜儀結構圖示（下照式）

備注：XRF設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）

為了實現元素成份+形貌分析，SEM&EDS組合是應用最廣的顯微分析儀器，它能快速對各種試樣的微區內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、物鏡將電子槍發出的電子匯聚在試樣上，經過試樣內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成分等有很大的關系。通過這些信息的解析就可以達到獲得表面形貌和化學成分的目的。

關于ED-XRF儀器輻射問題

國務院《放射性與射線裝置安全和防護條例》中第四條規定，國家對放射源和射線裝置實行分類管理。根據放射源、射線裝置對人體健康和環境的潛在危害程度，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。根據國家環境保護總局公告《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，出現事故時一般不會造成受照人員的放射損傷。

對于EDXRF設備廠家，設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光管在工作時產生的射線發散輻射可能；

2. X射線管在發射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的輻射生物學效應相關數據進行分析后，發布了關于電離輻射生物學效應的第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，進而引發癌癥。

根據該報告資料：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，專業人士（經常使用X熒光儀器的人）可以加到20000uSv是允許的，有的時候專業人士可以加到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，但要嚴格按照設備操作規程操作。

總結

無論是XRD或者XRF，對操作者的專業性要求是非常高的，設備廠家的針對性解決當前測試需求的培訓解讀顯然是不夠的，大部分基礎用戶局限于供方RoHS強制性要求，所以只掌握了與RoHS相關測試的判定標準，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以外的專用設備，企業首選解決方案是尋求第三方專業機構解決，其次是咨詢設備廠家，確定設備可以滿足該分析后，由設備廠家有償提供測試程序的編寫。