ARL QUANT’X能量色散型X射线荧光能谱仪快速测定塑胶玩具中的铅含量

铅（Pb）可添加在玩具油漆涂层中，使油漆涂层坚硬而富有韧性，也可以直接添加到塑胶玩具基材中，增加其强度，而且原料生产中所使用的色粉、色母或稳定剂等都有可能含Pb。儿童Pb中毒会造成多系统的损害，特别对儿童智力发育的影响尤为显著。

因此Pb含量一直是玩具安全检测中的重点项目，也是玩具生产中的主要质控项目。

本研究使用 X 射线荧光法检测玩具产品中的Pb含量，考察了管电压、测量时间、滤光片等条件，选择合适的检测参数及方法，实现了Pb含量的快速检测。

相比传统检测方法，具有无需前处理、操作简单、检测速度快、灵敏度高、检测成本低的优点，适用于中小型实验室低投入建设，也适用大型实验室作为快速筛选的手段。

为研究管电压对测量过程的影响，改变管电压， 分别选择 23、24、25、26、27、28、29、30 kV 进行实验，在 每 个 电 压 值处测量11次，实验结果见图1、图2。

图1显示，在23-30 kV管电压范围内，Pb的峰计数和背景计数均随电压升高而增加，表明提高电压有助于提升Pb的检测精度，但也会增加背景干扰。

图2表明，Pb的峰背比在27-28 kV间达到峰值，因此实验选用28 kV作为Pb的激发电压。

为研究滤光片选择对Pb元素检测的影响，选用 FP（Theoretical）法，结果见表1，谱线图使用Wintrace合并后如图3所示。

图3中，1号线为“No Filter”未使用滤光片，显示Rh靶的特征谱叠加在连续谱上，产生特征X射线干扰，Pb等元素的峰与干扰峰重叠。

2号线和3号线分别使用Pd Thin和Pd Medium滤光片，降低了5-10 keV段的干扰，但10-15 keV段干扰仍严重。

白色实心图形为使用Pd Thick滤光片的峰图形，滤光片去除了靶材谱线干扰，本底控制良好，峰型全部分开，Pb元素特征谱线未受干扰。

综合分析，选择Pd Thick滤光片适合作为Pb元素检测的滤光片。

为研究不同测试时间下的 Pb 含量测试结果差异，使用了两个不同浓度的颗粒样品进行实验， 同时考察测试时间对浓度高低不同样品的影响 。

分 别 选 择 检 测 时 间 为30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s。每个时间条件，进行30次测量，结果见表2，谱线图合并对比如图4、图 5所示。

表2数据显示，60s和70s的SD和RSD最小，精密度和准确度最高。

图4显示，当测试时间达到60s时，峰背比曲线达到峰值，Pb含量接近标准值，与表2结果一致。

图5表明，最佳测试时间为60-70s，此时测量值接近标准值。

综合以上结果可以发现，测试时间在理论上取决于分析元素的浓度及检出限，但是在仪器计数率足够的情况下，增加测试时间，并不能显著提高测试准确度。

实际工作中，测试时间还影响测试的效率及X光管的寿命，在考虑数据准确性同时兼顾工作效率和经济效益的情况下，本次实验选择测试时间为60s。

在28V、Pd Thick滤光片、测试时间50s的条件下，将谱图重叠观察。

图6中，白色线条为不含Cl样品谱图，白色实心部分为含Cl样品谱图。

不含Cl样品各元素峰高及峰面积均大于含Cl样品。

表3数据显示，在Cl元素作用下，Pb元素计数值下降近50%。

进行30次平行测量，所得测量结果的准确度和精密度见表5。

通过对管电压、测试时间、滤光片等因素对Pb含量测试影响的研究，建立了能量色散X射线荧光法检测进出口玩具中Pb含量的分析方法。

ED-XRF方法用于测定塑胶颗粒，测试结果与标称值相近，能满足对塑胶玩具及生产原料的快速检测要求。