Rh 靶 vs W 靶:XRF 光管如何選擇?

2026-07-08

XRF 廣泛應用於 RoHS、Halogen-Free(無鹵)及其他有害元素分析。目前市面上X 光管(X-ray Tube)常見的靶材包括 Rh(Rhodium)W(Tungsten)。經常有人認為:「W 靶比較適合分析 Cl」、「W 靶對輕元素靈敏度較佳」。然而,這些說法多半源自早期 XRF 系統的技術限制。隨著高解析度 SDD 偵測器及光譜演算法的發展,目前高階 XRF 已能有效克服這些問題

Rh 靶為何廣泛應用於 RoHS?

Rh 靶的特徵 X 光能量約為 20.2 keV,可有效激發 Cr、Br、Hg、Pb 及 Cd 等 RoHS 管制元素,因此長期以來一直是 RoHS 分析最普遍採用的光管配置。

此外,Rh 靶在 Cd(23.17 keV) 能量區域通常具有較低的背景值,可提供較佳的訊噪比(Signal-to-Noise Ratio, S/N),進而降低檢測下限(Limit of Detection, LOD)。由於 RoHS 六項有害物質中,以 Cd 的法規限值最低(100 ppm),因此儀器對 Cd 的分析能力往往是評估 RoHS 性能的重要指標。Rh 靶兼具良好的 Cd 激發效率與較低背景,因此至今仍是 RoHS 分析最成熟且廣泛採用的光管配置。

W 靶的特性

W 靶的主要特徵峰位於 8.40 keV,對部分元素具有良好的激發能力,因此亦被部分 XRF 系統採用。
然而,W 靶在 8~10 keV 能量區域具有較強的特徵訊號,也可能增加鄰近元素的背景值,因此是否適合仍須依分析目的及整體系統設計而定,而非所有應用都優於 Rh 靶。
例如:
• 在 Hg Lα(9.99 keV) 附近可能增加背景訊號,對低濃度 Hg 的分析較不利。
• 在 Pb Lα(10.55 keV) 附近可能提高背景值,使重複性(Repeatability)及檢測靈敏度下降。
• 對 Cd 的激發效率通常不如 Rh 靶,需要延長測試時間才能獲得相同的統計精度。

因此,W 靶並非適用於所有分析需求,而是具有特定應用上的優勢與限制。

Rh 靶真的不適合分析 Cl 嗎?

這是目前最常見的誤解之一。
由於 Cl Kα(2.62 keV) 與 Rh Lα(2.70 keV) 的能量僅相差約 80 eV,早期採用低解析度 Si-PIN Detector 的 XRF 系統,確實可能因能量解析度不足而造成光譜重疊,因此曾有「Rh 靶不適合分析 Cl」的說法。

然而,這項限制主要來自於偵測器解析度,而非 Rh 靶本身

目前高階 XRF 已普遍採用 Silicon Drift Detector(SDD),並搭配 Spectrum Deconvolution(光譜解卷積)、Fundamental Parameters(FP)演算法 及 Matrix Correction(基體修正),已能有效區分 Cl 與 Rh 的相鄰能譜,因此 Rh 靶同樣可廣泛應用於 RoHS 與 Halogen-Free 分析。
Bruker TITAN 手持式 XRF 為例,採用最新一代 20 mm² Large Area Silicon Drift Detector(SDD),具備 <140 eV 的高能量解析度及 800,000 cps 高計數率,搭配輕元素專用濾波器與 Bruker 專利光譜解析演算法,可有效分離 Cl 與 Rh 的相鄰能譜訊號,避免傳統低解析度系統可能產生的光譜重疊問題。

結論

Rh 與 W 光管各有其設計特色,並沒有絕對的優劣之分。現代 XRF 的分析性能,不僅取決於光管靶材,更重要的是偵測器解析度、光譜演算法、濾波器設計及整體系統架構
對於 RoHS 與 Halogen-Free 分析而言,採用高解析度 SDD 的 Rh 靶 XRF 已能有效克服早期 Cl 能譜重疊的限制,同時兼具優異的 Cd 檢測能力,因此至今仍是全球高階 XRF 系統最成熟且最廣泛採用的光管配置之一。