X 射線螢光光譜儀（X-ray Fluorescence Spectrometer，XRF），能夠為各種類型樣品（包括固體、液體、漿料和粉末）提供定性和定量檢測。 XRF 因具有非破壞、快速、精準的量測特性，廣泛地應用在有害物質分析、材質成分鑑識分析、土壤污染調查、電鍍厚度監控…等。它是電子產業、水泥、玻璃、礦業、冶金（鐵、鋼和有色金屬）、石油和石化、聚合物及相關行業、法醫、製藥、保健產品、環境、食品以及化妝品…等行業中，使用上非常廣泛的分析檢測工具。

XRF分析原理

XRF 利用 X 射線使樣品中原子的內層電子產生游離，當外層電子遞補回空缺時，會釋放出具元素特性的「特性 X 射線」。透過偵測這些特性 X 射線的強度（數量）與能量（波長），即可進行元素的定性與定量測定，是一種非破壞性檢測技術。
XRF 通過使用適當的參考標準，可以精確地定量固體、液體和粉體樣品的元素成分，依其功能特性整理如下：

01

元素範圍

依設備等級，測定範圍通常從鈹（Be）到鈾（U），部分設備可偵測至人造放射性超鈾元素－鋂（Am）。

02

分析濃度

ppm（百萬分之一）等級至 100%。

03

分析深度

由於 X 射線具穿透力，分析深度依材質密度不同，約可達10µm 至 100µm。

XRF常見種類

XRF 依據偵測特徵X射線的方式，主要分為兩大系統：

01

波長色散系統（WD-XRF）

利用晶體分光，具有極佳的能量解析度，能有效降低光譜重疊干擾，背景雜訊低，適合精密定量與極輕元素分析。

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能量色散系統（ED-XRF）

結構較簡單，具有較高的訊號處理能力，分析速度快，且適合微區分析（Micro-XRF）或掃描分析（Mapping）。

XRF的技術限制

雖然 XRF 是強大的分析工具，但在目前的技術應用中，仍有以下幾項主要的量測限制：

　無法偵測極輕元素（Light Elements）：XRF 難以偵測原子序較小（如：氫H、氦He、鋰Li、鈹Be）的元素，主要是因為這些元素產生的特性 X 射線能量過低，容易被樣品本身、空氣或 儀器窗口吸收。 原子序較低的元素（如：氫H、碳C、氮N、氧O、氟F）檢測能力較弱，通常需要氦氣環境或特殊真空設備才能勉強檢測，且靈敏度不高，其中碳含量在冶金中尤其難測。

　無法區分化學結構與價態：XRF 是元素分析，只能知道「哪些元素存在」，以及「含量多少」，但無法辨別元素的結合狀態。

　無法偵測 ppb 以下的極低濃度（Trace Levels）：XRF 的偵測極限（LOD）通常落在 ppm 級別。若樣品含量低於 ppb 或 ppt 等級時（如：半導體等級的超純水分析），XRF 就無法準確量測，則需 改用 ICP-OES 或 ICP-MS。

　無法偵測有機污染物：XRF 不能分析有機化合物中的化學鍵或官能基，因此，對於 RoHS 2.0 新增的有機化合物（如：塑化劑DBP、BBP、DEHP等），XRF 無法直接檢測，僅能篩檢重金屬與鹵素（如：溴、氯）進行篩檢。若是須快速檢測塑化劑，建議可以使用熱脫附質譜儀（TD-MS），或者是熱裂解氣相層析質譜儀（Py-GC-MS）。

　厚度影響測試能力：XRF 的偵測深度有限（約 0.01µm 至 100µm），無法精確量測樣品內部深層成分，視材料而定，量測結果通常反映的是表面或淺層的成分；若樣品為多層電鍍且厚度過厚，X 射線可能無法穿透至底層基材；反之，若鍍層極薄，量測數據則會混合基材訊號，需透過演算法補償。

　會受到樣品狀態限制：雖然可測固體、粉末或液體，但樣品表面若不規則、粗糙不平整或尺寸過小，會導致 X 射線產生不規則散射，增加量測誤差。通常固體樣品建議 偵測平整表面，或將粉末壓片處理以提高準確度。

　非元素性質無法檢測：無法分析如分子量、熔點、顏色、生物活性等非元素相關的物理或化學性質。

　無法做深度分析：XRF 獲得的是偵測範圍內的「平均含量」，無法像電子顯微鏡（SEM / EDX）或二次離子質譜（SIMS）那樣進行精確的 3D 深度剖面分析或微米 級的縱深分佈分析，例如 XRF 不能只偵測晶圓表面污染物。

XRF 是一項高效的元素分析工具，但在面對分子結構辨識、極輕元素精確定量或極低濃度分析時，建議搭配以下技術以補足資訊：

• 化學結構 / 官能基：FTIR，XRD，RAMAN。
• 極輕元素 / 冶金碳含量：LIBS，Spark-OES。
• 極低濃度（ppb）：ICP-OES，ICP-MS。
• 有機物 / 塑化劑：GC-MS，LC-MS。

透過多技術聯用，才能建構最完整的材料分析方案。 

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