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【熱點應用】XRF微區(qū)原位測定金屬工件表面殘余清洗劑的元素分布
引言
十二烷基硫酸鈉（SDS，Sodium Dodecyl Sulfate）在電鍍工藝中主要作為表面活性劑使用，其作用主要包括：
潤濕劑：SDS能顯著降低電解液的表面張力，使鍍液更容易均勻覆蓋在金屬基體表面，減少孔隙或漏鍍現(xiàn)象。
分散劑：SDS的膠束結構能分散電解液中的金屬離子或添加劑，防止局部濃度過高，幫助形成更致密、平整的鍍層。
增溶劑：在含有有機添加劑（如光亮劑、整平劑）的鍍液中，SDS可增溶疏水性物質，提高其在水相中的分散性，增強添加劑效果。
但過量SDS可能導致泡沫過多（需添加消泡劑）或影響鍍液導電性。并且確保需與主鹽、pH調節(jié)劑等兼容，避免沉淀或失效。由此，在多層鍍膜工件加工過程中，前一層十二烷基硫酸鈉殘留量將對后一層涂鍍效果產生顯著影響。由此對于殘留SDS總量與分布測定的關鍵性不言而喻。
本實驗采用微區(qū)能譜法結合無標定量分析對工件表面殘余SDS進行測定。
實驗方法
樣品為三件金屬工件，尺寸為2.47*5.6mm。為保護樣品信息，全程使用鑷子夾取。
分析設備為馬爾文帕納科 Zetium X射線熒光光譜儀。該型設備內整合了高分辨相機、能譜分析核與步進電機。
通過高清相機對設備表面進行攝影，供使用者選出測定點位；通過衰減片將光管光斑控制為直徑0.5mm尺寸，確保激發(fā)位置精確。 通過光學部件與樣品的緊密耦合（即光管、探測器非常接近樣品），同步多元素數(shù)據(jù)采集。電機步進為0.1mm，保障定位精準。
Zetium光譜儀搭載SuperQ軟件，提供自動解譜、背景擬合、含量校準計算功能。并內置基于于FP的無標樣分析軟件Omnian，對未知樣品進行準確定量 。客戶僅需檢查選定元素種類即可獲得高可信度數(shù)據(jù)。
通過螺絲將樣品固定在特制樣品杯中，頂部使用塑料膜壓緊固定。通過相機拍照如下：
1號樣品
2號樣品
3號樣品
圖1. 樣品固定在特制樣品杯中
測試條件如下：
X射線管功率為60kV/66mA；無需濾光片，使用SSM-高分辨衰減器，高分辨DSP模式，Omnian無標定量軟件。
選擇測量點位情況如下圖所示：
1號樣品
2號樣品
3號樣品
圖2. 樣品表面測量點位
Zetium
X射線熒光光譜儀
Zetium X射線熒光光譜儀具有創(chuàng)新的元素分析方法，SumXcore（即多核X射線分析技術）將波譜核和能譜核組合在一個平臺上并行運行。提供優(yōu)異的靈活性、高性能和多功能性。主要規(guī)格：
Na-Am的元素范圍
ppm-100%的濃度范圍
為X射線高通量環(huán)境專門構建的SDD探測器
可變信號衰減器，以實現(xiàn)優(yōu)化性能靈活性
高達1Mcps的高計數(shù)率能力
微小區(qū)域分析和Mapping
最大樣品直徑35mm
0.5mm的光斑區(qū)域
步進為100μm
照相機和創(chuàng)新的樣品定位機制
專門設計用于各種不同尺寸不規(guī)則形狀樣品的支架
結果與討論
殘余物質（十二烷基硫酸鈉）可供測試元素包括碳、鈉、硫，其中碳元素熒光產額極低，無法使用能譜核探測；鈉元素信號峰與基地材質Zn的L線能量接近會受到強烈干擾；故本次使用硫元素含量計算SO3含量，代表十二烷基硫酸鈉分布。三枚工件SO3分布如下：
圖3. 1號樣品SO3含量分布三維圖
圖4. 2號樣品SO3含量分布三維圖
圖5. 3號樣品SO3含量分布三維圖
結
論
Conclusion
上述實驗證明，Zetium光譜儀可通過能譜核測試硫元素，識別工件各部位十二烷基硫酸鈉的殘留情況；通過原位定點測試，可以直觀地反映各部位殘留差異。XRF分析技術不需復雜制樣，可對原樣直接分析，簡化分析步驟，降低了人工操作的干擾，提高分析效率。