摘要：为做好阻燃电线电缆CCC认证中的材料一致性评定工作，中国质量认证中心（CQC）基于能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）法，首次实现了阻燃电缆料中关键元素锑（As）和砷（Sb）的快速定量分析。本文详细解读了EDXRF法的基本原理、结果验证及其在定量分析中的优势。

为做好阻燃电线电缆CCC认证中的材料一致性评定工作，中国质量认证中心（CQC）基于能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）法，首次实现了阻燃电缆料中关键元素锑（As）和砷（Sb）的快速定量分析。本文详细解读了EDXRF法的基本原理、结果验证及其在定量分析中的优势。

现行标准GB 43069-2023《矿用电缆安全技术要求》附录H中提到的As元素定量分析方法采用的是电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）法[2]，该方法的原理是基于样品中元素在高温等离子体中被激发后发射的特征光谱，通过测量光谱强度来确定元素的含量。在实际操作中，ICP-OES法需要先对样品进行“微波消解”处理，将固体样品转化为溶液，再利用等离子体激发光源使试样蒸发汽化，离解或分解为原子状态，进一步电离成离子状态，最后通过原子发射光谱技术进行定量分析。虽然ICP-OES法具有较高的检测精度和更好的抗干扰能力，但整体检测过程不仅步骤繁琐，而且对设备的精密性要求极高，检测周期较长，费用也较为昂贵，不适用于样品的批量快速筛查。此外，ICP-OES法样品前处理的过程中，使用的强酸和高温条件还可能对环境造成一定的污染，增加了环保压力。基于以上原因，CQC在CQC-C0101-2024中仅将ICP-OES法作为元素定量结果的仲裁方法，而非主要检测手段。

为了更经济、便捷地开展电线电缆材料中As元素和Sb元素的定量分析，助力相关各方更好地进行元素测定和管控，CQC联合国家电线电缆质量检验检测中心（江苏）和机械工业电线电缆质量检测中心（北京）等阻燃电线电缆CCC实验室开展了技术攻关。经过深入研究，成功建立了基于能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）法的阻燃电缆料元素成分快速定量分析方法[3]，该方法首次实现了对阻燃电缆料中As元素和Sb元素的非破坏性、快速、准确检测，为行业提供了一种高效可靠的质量控制手段，进一步提升了阻燃电线电缆产品的安全性和可靠性。为了帮助各方更好地掌握和应用相关元素定量快检方法，准确开展相关检测分析，本文就其技术原理、结果验证和优势特点等方面进行详细解析。

1

EDXRF法的基本原理

EDXRF法是一种基于X射线与物质相互作用原理的无损分析技术，通过高能X射线激发样品原子内层电子，使其发射出特征X射线荧光，通过检测这些荧光的能量和强度来实现对样品中元素的种类和定量进行分析。

使用EDXRF法进行快速定量分析时，原始谱图以能量（横坐标）和强度（纵坐标）表示（如图1所示）。由于每种元素原子外层电子跃迁产生的能量具有特定性，因此可以通过EDXRF特征峰的能量（横坐标）识别样品中的特定元素。图1为阻燃电缆料样品的EDXRF原始图谱，其中As元素的Kα和Kβ特征峰分别出现在10.54keV和11.72keV，Sb元素的Kα和Kβ特征峰则分别出现在26.27keV和29.85keV。在EDXRF元素识别和定量分析中，通常优先选用Kα特征峰作为首选谱线；然而，若Kα峰的能量位置受到样品中其他元素谱线的干扰，则选用Kβ峰进行分析。

EDXRF原始图谱中，特征峰强度（纵坐标）的单位通常以counts或counts per second表示，峰强与元素含量有关，特征峰强度越高，表明该元素在样品中的含量越高。如要将EDXRF特征峰强度转换为ppm或mg/kg等浓度形式，需要建立元素特征X射线强度与其浓度之间的对应关系。经验系数法是EDXRF检测中常用的一种定量分析方法，通过已知浓度的标准样品，建立EDXRF特征峰强度与浓度之间的经验公式（通常为线性方程），并利用该公式和待测样品特征峰实测强度来实现对样品特定元素的定量分析。

为实现利用EDXRF法对电缆料中As元素和Sb元素进行快速定量分析，CQC组织制备了含As元素和Sb元素的电缆料标准样品，标样中元素浓度的梯度覆盖了目标元素定量分析的需求范围。标准样品中As元素和Sb元素的实际浓度（单位：mg/kg）通过ICP-OES法进行测定。随后，利用EDXRF法对标准样品中As元素和Sb元素的特征峰原始强度进行测量（见图2a和图3a），并以ICP-OES法定量的元素实际浓度为横坐标、EDXRF法元素测得的元素强度为纵坐标，拟合出线性方程（见图2b和图3b）。通过将未知样品中As元素和Sb元素的EDXRF特征峰强度代入标准曲线，即可计算出以mg/kg为单位的元素实际浓度。

图 2 a）As元素标准样品EDXRF特征峰

图 2 b）As元素标准样品EDXRF标准曲线

图 3 a）Sb元素标准样品EDXRF特征峰

图 3 b）Sb元素标准样品EDXRF标准曲线

2

EDXRF法进行快速定量分析的结果验证

为验证EDXRF标准曲线的准确性，确保EDXRF法对As元素和Sb元素的定量分析结果可靠，CQC制定了标准曲线准确度的验证方法，如表1所示。从市场中随机选取5组阻燃电缆料作为“验证样品”，首先采用ICP-OES法测定验证样品中As元素和Sb元素的实际浓度，随后使用EDXRF法根据已建立的元素标准曲线对验证样品中的As元素和Sb元素进行定量分析。通过计算ICP-OES法测得的实际浓度与EDXRF法定量结果之间的偏差值，评估标准曲线的准确性，偏差值的计算公式如下：

偏差值分析结果见表1，EDXRF法定量分析的结果与ICP-OES法测定的实际浓度之间的偏差值较小，误差处于合理可控范围内。这表明EDXRF定量分析法具有相对较高的准确度，能够充分满足材料一致性评定中对As元素和Sb元素定量分析的需求。

此外，由于阻燃电缆料中的As元素主要来源于阻燃剂，本文还尝试使用EDXRF法技术对阻燃剂本身进行As元素测量，并与ICP-OES法测得的实际浓度进行比较（见表2）。结果显示，EDXRF法测量结果与ICP-OES法测定值之间的偏差值较小，可见该方法不仅可用于阻燃电缆料中As元素和Sb元素的快速检测，还可尝试用于阻燃剂中的相关元素的定量分析。

3

EDXRF定量分析中的优势特点

EDXRF法作为一种元素定量快检手段，在阻燃电线电缆相关元素管控中，相较于如ICP-OES法等其他定量检测方法（见表3），展现出以下显著优势：

（2）样品制备简便：对于阻燃电缆样品，EDXRF法的样品制备流程简单，仅需将待测电线电缆护套或绝缘制成可覆盖能量色散X射线荧光光谱仪的观测（光斑）区域的试样形式（如图4所示）。相比之下，ICP-OES等方法需要对样品进行复杂的消解处理，不仅耗时较长，还可能引入污染风险或造成样品损失。

（3）分析速度快：EDXRF法的分析速度极快，通常仅需数分钟即可完成一次检测，而ICP-OES法因有样品消解和仪器预热等步骤，整体分析时间较长。

（4）检测成本低：EDXRF法无需消耗气体和试剂，测试成本较低，反观ICP-OES法的检测则需耗费氩气、酸试剂等耗材，运行成本相对较高。

综上所述，EDXRF法凭借其简便的样品制备、快速的分析速度以及低廉的检测成本，在阻燃电缆料元素快速定量分析领域具有显著优势。

4

结语

随着阻燃电线电缆产品纳入CCC强制性认证目录，阻燃电缆料中特定元素（As和Sb）的定量分析成为各方对阻燃电线电缆产品质量管控的焦点。CQC基于EDXRF法建立的阻燃电缆料元素成分快速定量分析方法，为阻燃电线电缆中As、Sb等元素的定量分析提供了快速、高效和相对准确的技术手段，有助于有关各方开展阻燃电线电缆相关元素测定与管控，也为材料一致性评定工作打下了坚实的技术基础。

[参考文献]

[1]谢志国. CCC阻燃电线电缆材料一致性评定的解读[J]. 质量与认证，2025，0X.

[2]中煤科工集团上海有限公司、上海煤科检测技术有限公司. GB 43069-2023矿用电缆安全技术要求[S]. 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会，2023.

[3]国家电线电缆质量检验检测中心（江苏）、中国质量认证中心T/CAS 895-2024，电线电缆材料一致性评定 阻燃聚氯乙烯[S]. 中国标准化协会，2024.

[4]IEC 62321:2008, Electrotechnical products - Determination of levels of six regulated substances (lead, mercury, cadmium, hexavalent chromium, polybrominated biphenyls, polybrominated diphenyl ethers)[S]. International Electrotechnical Commission, 2008.

来源：小毅说科技