X射线荧光光谱仪辅助检测工作平台设计及应用

张丽娜 杨浩 卓朝松

摘要：X射线荧光光谱仪贵金属饰品检测属于无损检测，操作简单快速。为提高其检测效率，根据贵金属饰品不同的种类及形状，设计并制作了戒指、手镯和项链（手链）等3种类型辅助检测工作平台。实际应用结果表明：与X射线荧光光谱仪自带xyz三轴工作平台相比，辅助检测工作平台一次性摆放贵金属饰品数量增加，检测效率提升20.2 %以上，且检测效果及稳定性良好，达到了设计要求。

关键词：X射线荧光光谱仪;辅助检测工作平台;贵金属饰品;检测;设计

中图分类号：TG146.3 O657.3文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）07-0084-03 doi：10.11792/hj20200719

随着经济的发展和人民生活水平的提高，贵金属饰品品类繁多，样式多样，简单快速对贵金属饰品全面准确的分析已成为迫切要求。X射线荧光光谱仪是依据不同元素的X射线荧光具有特定波长的特点来确定元素的组成[1]，属于无损或微损检测。其不同于密度法测定受样品形状、是否有孔、是否实心等方面的限制，成为贵金属饰品检验机构的重要检测手段。贵金属饰品因价值高，一物一证，一一对应的特点，需在保证检测结果可靠的前提下，提升检测效率，满足客户要求。金、银等贵金属饰品检测效率的影响因素很多，本文仅针对加快贵金属饰品检测速率，提高检测效率，设计并制作了3种类型X射线荧光光谱仪辅助检测工作平台。实际应用后，贵金属饰品的检测时间有效缩短，一次性检测数量大幅增加。

1 X射线荧光光谱仪自带平台

SPECTRO X射线荧光光谱仪自带机械平台（xyz三轴工作平台，见图1），其尺寸为240 mm×212 mm×5 mm（宽×深×厚），最大行程为240 mm×178 mm×160 mm（宽×深×高），分析尺寸为0.2 mm、0.5 mm、1.0 mm、2.5 mm、3.3 mm，可放置的最大样品量为 3 kg。 依据饰品尺寸、宽度、长度等，可一次性放置戒指约80枚、手镯约48枚、项链约16条、手链约40条。这些贵金属饰品均是在检测设备待机状态下，由人工摆放在xyz三轴工作平台上。

2 辅助检测工作平台设计与制作

为了加快贵金属饰品检测速度，提高检测效率，在工作中通过不断总结、优化，设计并制作了X射线荧光光谱仪辅助检测工作平台，其套装在xyz三轴工作平台上，为可装可拆式辅助平台。在仪器运行时，可将被测饰品（戒指、手镯、项链或手链等）摆放在辅助检测工作平台上，即设备检测和下批被测饰品的摆放同时进行，节省了检测时间。同时，根据仪器工作平台尺寸、最大行程、分析尺寸、可放置最大样品量等因素要求，加大了被测饰品摆放密度（数量），极大地提高了检测速度及效率。

辅助检测工作平台共设计3种，分别为戒指辅助检测工作平台、手镯辅助检测工作平台和项链（手链）辅助检测工作平台，均由上下开口方盒组成，中间用240 mm×212 mm（宽×深）的分盒平板隔成方盒上端和方盒下端（见图2）。方盒下端深度为X射线荧光光谱仪自带xyz三轴工作平台的厚度，使辅助检测工作平台可稳定地镶嵌在其中，防止被测饰品在检测过程中晃动，导致检测结果不准确。方盒上端深度与被测饰品大小有关。例如：戒指挂到载物横梁时，其下端刚好碰触到已铺好簿海绵垫的分盒平板上，保证其在检测过程中由于摩擦力不易晃动，减小检测误差;载物横梁上悬挂饰品的个数取决于饰品形状、体积及测试距离等因素。手镯辅助检测工作平台与戒指辅助检测工作平台类似，只需要方盒上端深度符合手镯尺寸即可。项链（手链）辅助检测工作平台是将被测饰品直接平放在分盒平板上。

3 辅助检测工作平台应用

3.1 检测数据对比

实验选用925银戒指样品，同一检测点分别采用xyz三轴工作平台与辅助检测工作平台检测3次，结果取平均值。为提升检测效率，需一次性摆放尽可能多的饰品样品进行检测，因此检测位置需覆盖平台边缘。检测点设置在平台边缘和中心位置，均匀分布，13个点具体分布见图3。xyz三轴工作平台与辅助检测工作平台测定结果对比见表1。

由表1可知：同一检测点测定结果绝对误差最大为0.10 %。杨浩[2]在X射线荧光光谱法测定银首饰中银含量的不确定度评定中指出，925 ‰银饰品的测量不确定度为（93.07±0.16）%，k=2，辅助检测工作平台测定结果在测量不确定度范围内。此外，辅助检测工作平台与xyz三轴工作平台测定结果的相对标准偏差（RSD）均为0.07 %，表明2个工作平台稳定性一致，均符合 GB/T 18043—2013 《首饰 贵金属含量的测定 X射线荧光光谱法》要求[3]。

3.2 检测数量及时间

xyz三轴工作平台与辅助检测工作平台饰品检测数量对比见表2，饰品测试时间（包括摆放、测试、装回）对比见表3。

由表2、表3可知：辅助检测工作平台饰品检测数量及平均测试时间均较xyz三轴工作平台有所提高。戒指和手镯吊放在辅助检测工作平台载物横梁上，因而一次性摆放数量大大增加。此外，摆放下一批检测饰品时，X射线荧光光谱仪不是待机状态而是工作状态，节约了时间，样品理论测试时间为60 s/个，加上选择测试点、平台移动、仪器准备等时间，极限测试时间为78.8 s。根据测试计时评估，每类产品检测最低提升效率达20.2 %;戒指、手镯辅助检测工作平台的检测效率提升了33.0 %以上。

4 结 语

根据X射线荧光光谱仪自带机械平台规格，共设计3种类型辅助检测工作平台，分别适用于戒指、手镯、项链（手链）的检测，与仪器自带机械平台检测效果及稳定性一致。通过增加一次性摆放被测饰品数量，利用仪器检测时摆放和收回被测饰品等设计功能，使每类饰品检测效率提升20.2 %以上，特别针对戒指、手镯辅助检测工作平台，检测效率提升了33.0 %以上，具有良好的推广应用价值。

[参 考 文 献]

[1] 余东阳，刘文超，张遐.X射线荧光光谱法测定黄金首饰金含量不确定度的评定[J].标准科学，2017（7）：58-64.

[2] 杨浩.X射线荧光光谱法测定银首饰中银含量的不确定度评定[J].中国标准化，2018（10）：194-196.

[3] 中华人民共和国国家质量监督檢验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.首饰 贵金属含量的测定 X射线荧光光谱法：GB/T 18043—2013[S].北京：中国标准出版社，2013.