便攜式XRF土壤重金屬快速分析儀在土壤檢測中的應用
近年來，重金屬污染事故頻發，如陜西鳳翔兒童血鉛超標、山東臨沂砷污染事件、湖南瀏陽鎘污染事件、紫金礦業污染事件、廣西龍江鎘污染事件等。這些重金屬污染事件不但給社會帶來了重大的經濟損失也威脅著人們的健康生活，也引起相關環保部門的高度重視，同時把重金屬污染，深化重金屬監測工作擺在了更加緊迫、更加重要的位置上。目前，由環保部牽頭制定的《全國土壤環境保護“十二五”規劃》已進入審批程序，該規劃預計將帶動產業總投資達數千億元。
與此同時，2015年12月14日環境保護部發布了土壤和沉積物環境標準HJ 780 -2015——《土壤和沉積物 無機元素的測量波長色散X射線熒光光譜法》。此標準2016年2月1日執行。此標準對25種無機元素和7中氧化物的質量分數范圍提出了要求。針對這一標準，天瑞儀器推出便攜式X射線熒光光譜儀，能夠快速、準確地分析土壤中金屬元素，K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Ba、Sr、Br、Th、Pb、As和Zr元素的檢出限和定量限完全滿足HJ 780-2015環境保護標準要求。

X射線熒光光譜法測試原理：
X射線熒光光譜法是一種現代儀器分析方法，通過X射線管產生入射X射線（一次X射線），激發被測樣品；受激發的樣品中的每一種元素會發出特征X射線（二次X射線）——這種特征X射線具有特定的能量和波長特性（莫塞萊定律），這些放射出來的二次X射線的能量及數量被探測系統測量，通過配套軟件將這些射線轉化為樣品中各種組分元素的具體含量。
1 儀器測試方法

圖1 X射線熒光分析流程圖
1.1 設備及試劑
設備：X射線熒光光譜儀一臺explorer5000；電子天平一臺（精度0.01g）；自動壓片機一臺（壓力不小于40T）；鼓風干燥箱一臺；振動磨一臺；非金屬樣品篩（200目）
試劑： 粉末（分析純）；土壤標準物質；土壤樣品
1.2 樣品的采集、保存和前處理
土壤樣品的采集和保持按照HJ/T166執行，樣品的風干或烘干按照HJ/T166相關規定進行操作，樣品研磨后過200目篩，于105℃烘干備用。
用電子天平稱量5.00g過篩（200目）的土壤標準物質或樣品和12.00g粉末（鑲邊材質），稱量誤差±0.05g。然后放入壓片機中壓片成型，壓力30T（壓力范圍20～30T）,保壓時間30s。
1.3 工作曲線的建立和樣品分析
設定適當的測量條件，使用EDX3200S PLUS掃描標準物質（簡稱標樣）GSS-1～GSS-15，建立土壤標樣中關注元素含量與強度的線性工作曲線。然后，對未知樣品進行測量。
2. 測量及數據分析
2.1 土壤中關注的金屬元素及氧化物檢出限測量
EDX 3200S PLUS 配有三組濾光片，根據土壤中關注元素的特性，設置測試條件。用土壤標樣GSS-1-GSS-15標定儀器，建立環境土壤工作曲線。在環境土壤工作曲線下，使用高純SiO2 做空白基體，連續測試11次，根據檢出限公式： 3倍的空白基體的標準偏差除以儀器的靈敏度
終獲得EDX 3200S PLUS測量土壤樣品的方法檢出限，如下表所示
表1 土壤樣品中金屬元素及氧化物的檢出限
序
元素/化合物
國標要求 檢出限
儀器檢出限
判定
1
K2O
0.0
72.2
滿足
2
CaO
2700.0
39.3
滿足
3
Ti
.0
6.7
滿足
4
V
12.0
1.1
滿足
5
Cr
9.0
3.6
滿足
6
Mn
30.0
2.2
滿足
7
Fe2O3
0
6.6
滿足
8
Co
4.8
0.13
滿足
9
Ni
4.5
1.2
滿足
10
Cu
3.6
2.4
滿足
11
Zn
6.0
3.26
滿足
12
Ga
6.0
1.76
滿足
13
As
6.0
6.0
滿足
14
Br
3.0
1.3
滿足
15
Rb
6.0
1.0
滿足
16
Sr
6.0
1.3
滿足
17
Y
3.0
1.2
滿足
18
Zr
6.0
1.8
滿足
19
Pb
6.0
6.0
滿足
20
Th
6.3
2.4
滿足
21
Ba
35.1
13.5
滿足
注：
1、Co受Fe元素Kb嚴重干擾，通過公式得出極低檢出限是有一定的偏差。
2、由于這個型儀器沒有抽真空（或充氦氣），所以沒有做輕元素如Na2O、MgO、Al2O3和SiO2等。而La、Ce、Hf受散射本底影響無法得到有效譜，P、S、Cl在土壤標樣中都是高含量，沒有合適的低含量標樣，主要的原因是受本底影響很大，譜圖不規則，均沒有考慮。
3. 滿足國標的元素有K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Ba、Sr、Br、As、Pb、Th和Zr。

手持式X熒光光譜儀 屬于江蘇天瑞儀器股份有限公司自主研發的產品，設備采用了能量色散X射線熒光光譜技術實現土壤中微量金屬有害元素的快速檢測，設備采用了先進的探測器和激發源等硬件配置。
本產品除了測量土壤和水系沉積物外，還可以用于稻米、小麥、谷物、**等作物中的重元素鎘（Cd）、鉛（Pb）、砷（As）和硒（Se）的快速無損檢測。
性能參數
產品型：Explorer5000
產品名稱：X熒光光譜儀
測量元素范圍：從鈉（S）到鈾（U）
元素含量分析范圍： ppm—99.99（不同元素，分析范圍不同）
同時分析元素：一次性可測幾十種元素
測量時間：60秒-300秒
探測器能量分辨率為：可達125eV
管壓：5KV-70KV
管流：50μA-1000μA
測量對象狀態：粉末、固體、液體
輸入電壓：AC 110V/220V
環境溫度：15℃-30℃
環境濕度：35-70
外形尺寸：380mm×360mm×418mm
性能特點
高效超薄窗X光管，指標達到國際先進水平
新的數字多道技術，讓測試更快，計數率達到0cps，精度更高。
FastSDD硅漂移探測器，良好的能量線性、能量分辨率和能譜特性，較高的峰背
自動穩譜裝置保證了儀器工作的一致性
高信噪比的電子線路單元
針對不同元素自動切換濾光片，免去手工操作帶來的繁瑣
解譜技術使譜峰分解，使被測元素的測試結果具有相等的分析精度
多參數線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應得到明顯的抑制
儀器具備輻射安全許可證，且對設備進行三重X射線屏蔽設計，保證了環境下無輻射泄漏，讓測試人員安全放心的使用
硬件聯動裝置，權限安全鎖，保證軟件失效的情況下還能對設備進行控制，保證設備在使用中的安全無放射
標準配置
高效超薄窗X光管
Fast SDD硅漂移探測器
數字多道技術
光路增強系統
高信噪比電子線路單元
自動切換濾光片
自動穩譜裝置
三重安全保護模式
相互的基體效應校正模型
多變量非線性回歸程序
應用案例


圖3 土壤樣品的熒光譜圖
土壤樣品的測試結果：
樣品名稱
K2O
CaO
Ti
V
Cr
Mn
Fe2O3
Co
Ni
Cu
土壤樣品
3.34
1.33
3976
35.8
32.1
276
2.16
12.4
8.6
6.4
樣品名稱
Zn
Ga
As
Rb
Sr
Y
Zr
Pb
Th
Ba
土壤樣品
41.3
24.3
12.5
101
286
17.6
296
12.2
12.1
685
注：氧化物的單位為 ，元素的單位為mg/kg。
附件：儀器的安裝和運營環境
一、實驗室總體設計：
按照樣品測試、樣品前處理的特點設立各個分室，應建立樣品測試室與樣品前處理室。科學地布置和安放儀器設備，布置電力線路，合理的采光、自然通風和照明。
布置示意圖：樣品測試室如下，具體要求見下方儀器安裝儀器條件。
二、工作環境要求
2.1 環境溫度：10℃-35℃
2.2 相對濕度：小于70
2.3 電源：AC 220V（如電網波動 ≥ 10，則需配專用交流穩壓器(1kw以上）。
2.4 房間：無腐蝕性氣體，無機械振動，無電磁場干擾。
附件:
土壤、水系沉積物環境新標準要求（HJ780-2015）
表2 測定元素分析方法檢出限和測定下限
序
元素/化合物
檢出限
測定下限
序
元素/化合物
檢出限
測定下限
1
砷（As）
2.0
6.0
17
硫（S）
30.0
90.0
2
鋇（Ba）
11.7
35.1
18
鈧（Sc）
2.4
6.6
3
溴（Br）
1.0
3.0
19
鍶（Sr）
2.0
6.0
4
鈰（Ce）
24.1
72.3
20
釷（Th）
2.1
6.3
5
氯（Cl）
20.0
60.0
21
鈦（Ti）
50.0
.0
6
鈷（Co）
1.6
4.8
22
釩（V）
4.0
12.0
7
鉻（Cr）
3.0
9.0
23
釔（Y）
1.0
3.0
8
銅（Cu）
1.2

手持式閥門光譜分析儀能夠檢測的金屬材質有：低合金鋼/Cr-Mo鋼/工具鋼/不銹鋼/特種合金/鎳合金/黃銅和青銅合金，
鈷合金/鋅合金/鈦合金/輕金屬合金(如鋁,鎂)/鋯合金，鉭合金，鎢合金。

可應用在石油化工、電站電廠、煉油廠、制廠、鍋爐、容器、管道、金屬回收與廢料分揀、、器械、汽車、金屬加工與制造、稀有金屬、貴金等。

可分析：泵、閥、法蘭、焊縫、焊點、棒材、線材、管材、細絲、金屬粉末，三元催化器、飾品、珠寶等

采用性能更佳的SDD檢測儀，檢測速度，檢測精度，準確性大大提高，更經濟實惠！同時配有防扎檢測儀，確保使用安全！

可以為鐵基上鋅鎳鍍層檢測提供和可重復的結果。它的易用性和耐用性使其成為理想的鍍層檢測工具，用于在車間對零部件的進貨檢驗，以及對工藝和質量控制。幾秒鐘就可以測試出結果，現場即可判定一個部件是否合格或是否需要修改電鍍工藝。

無需真空和氦氣保護就能分析Mg、Al、Si、S、P等輕元素。實現現場實時多重采樣，快速分析礦石品位，進行礦石評定，品位控制、巖芯檢測、礦脈分析，繪制礦石分布圖等，是地質勘查、礦山開采、礦山開采、礦產貿易、環境監測的*工具。



產品技術優勢：



簡體中文界面，同時提供18種語言備選
自校準功能，開機后無需等待即可測量
分析元素小從Mg開始，達40多種
可分析極低含量(ppm級)**百分比含量()
實時分析數據和圖譜顯示
內置CCD攝像頭和小點準直器功能
測量完全無損，不受樣品形狀限制

自動存儲數據和圖譜，無需人工干預

整機一體化設計，度密封，防水、防塵、抗沖擊

一鍵式定時測量，操作更簡便

標配防扎檢測器，堅固、耐用, 無人能比

內置Bruker專業操作軟件，計算和顯示速度快

適應高溫、低溫、潮濕、雨天、沙塵等惡劣環境

長時間不用時儀器自動待機，節電、環保

天瑞全新一代EXPLORER 3000F手持式ROHS有害元素檢測儀器快速計數統計功能，檢測時間更短。對輕元素 P、S和Cl的檢測限更低。極大降低了RCRA法規規定的有有害元素的檢測限，完全滿足歐盟ROHS法規和美國CPSIA消費品法案規定的限制物質含量的測試標準，還可分析液體中濃度小于10ppm的有物質。


手持式ROHS檢測儀器的應用優勢：
更高的檢測性能有效地消除了元素間的譜線干擾與重疊
使用更方便、應用更廣泛。可用于電子元件與部件的材料生產；
對電子零部件、原材料供應商進行第三方評估；
對包裝材料進行測試與驗證；對各類電池進行有害物質測試與驗證；
以及各種玩具、文具、兒童用品、禮品的測試；
對大體積部件進行無阻擋、無限制空間測試；
對精細部件定位，以排除干擾；對貴重物品進行無損檢測等。



超大樣品測試
當樣品體積太大，且不能切割取樣時，普通臺式儀器無法對其進行ROHS等有害元素的有效測試。此時EXPLORER 3000則可大顯神通，直接對其表面進行測試，使用更方便快捷，大大提高了檢測效率。

玩具樣品測試
玩具樣品多種多樣，測試量大。重復取樣，實驗室測試時間過長。使用EXPLORER 3000可進行現場測試，大大縮短了生產周期，節省了生產時間。

包裝材料測試
玩具包裝材料外形尺寸較大，樣式較多，外層油墨較多。使用普通臺式機無法快速、全面進行測試。EXPLORER 3000可手持操作，任意選取檢測點，操作更快更靈活，檢測結果更準更全面。

廢舊電子電器回收
針對廢舊電子電器產品回收與利用行業，EXPLORER 3000可以對大量電子廢料進行現場檢測與快速分類。

RoHS行業應用

電子電器制造
廢舊電子電器回收
機械制造與加工
玩具生產
包裝材料生產
出入境檢驗檢疫



天瑞儀器是一家以X熒光光譜儀為核心產品，兼顧光譜儀、色譜儀、質譜儀的研發生產銷售的高科技分析儀器制造商，公司主營行業RoHS檢測設備，x射線鍍層測試設備，合金分析儀器，色譜質譜儀器，食品安全檢測儀器，環境監測分析儀器等產品。天瑞儀器市值50億，公司年營業額4個億，在國內分析儀器行業**前茅！

天瑞儀器成功案列

天瑞儀器營業網點遍布全國 400客戶服務中心服務全球。
天瑞擁有全球為先進的測量（圓度儀、測長儀、三坐標機、影像測量儀、測高儀等）以及加工儀器（精密數控加工車床、磨床、加工中心）等設備，用以改進儀器關鍵零部件的精密度，以提高儀器的精細化水平和測量度等整體指標水平，建立專業化、集中化的產業制造基地，天瑞儀器光譜、色譜、質譜的主要儀器型生產線的運作，生產物資調度，出廠零部件測試、質檢，以及儀器的生產、組裝、安裝、評測、品質管理等。目前天瑞儀器已經成為光譜儀、色譜儀、質譜儀為主的高端分析儀研發制造基地，是國內在創業板上市的分析儀器企業。公司產品主要應用于環境保護與安全（空氣、土壤、水質污染檢測等）、礦產與資源（地質、采礦）、商品檢驗甚至人體微量元素的檢驗等眾多領域。

能用以電子元件與預制構件的原料生產加工；對電子元器件零部件、原材料代理商進行評估組；對塑料包裝制品進行檢驗與驗證；對各種各樣電池進行有害物質檢驗與驗證；以及各式各樣玩具、日用品、幼兒用品、禮品的檢驗；對大容量預制構件進行無阻止、無限定室內空間設計檢驗；對細膩預制構件定位，以消除干攏；對隱私物品進行無損檢測技術等。
RoHS主要用途
電子電氣生產加工
廢料電子元器件舊電器回收
機械制造與生產制造
玩具生產加工
塑料包裝制品生產加工
出入境簽證產品質量檢測能用以電子元件與預制構件的原料生產加工；對電子元器件零部件、原材料代理商進行評估組；對塑料包裝制品進行檢驗與驗證；對各種各樣電池進行有害物質檢驗與驗證；以及各式各樣玩具、日用品、幼兒用品、禮品的檢驗；對大容量預制構件進行無阻止、無限定室內空間設計檢驗；對細膩預制構件定位，以消除干攏；對隱私物品進行無損檢測技術等。
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機械制造與生產制造
玩具生產加工
塑料包裝制品生產加工
出入境簽證產品質量檢測

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