適用材料可靠性識別(PMI)應用管理的XRF技術
PMI(Positive material identification)在石化及發電廠產業中尤其重要，因為這關連到建設、維護及安全，如果未能使用合適的合金材料，不僅最直接造成生產損失，更嚴重的是威脅公眾健康和安全。在美國，職業安全與健康管理局(OSHA)、管道與危險物質安全管理局(PHMSA)、石油學會、國家運輸安全委員會(NTSB)、安全與環境執法局(BSEE)、美國國際腐蝕工程學會(NACE)等都建議實施PMI計畫。
手持式XRF分析儀是實現PMI計畫的高效方法，非破壞性檢測(NDT)的操作者只需很少(或甚至不需)的樣品準備步驟，就能在不到30秒的短時間內獲得確切元素分析以及合金等級匹配，商用合金的鑑定也僅需2-3秒的測試時間，鑒於PMI的重要性，非破壞性檢測的使用者積極地想瞭解XRF的精確性，可以透過以下特性來評估:
準確度(Accuracy)要求>>測量值與實際值有多接近
精密性(Precision)要求>>測量值之間有多接近
可信賴程度(Confidence level)要求>>如何確定測量結果正確
X射線螢光測量的準確度
XRF非常精確，能夠測量合金中多數常見金屬(如鐵/鎳/銅等)達0.01%濃度下，較輕的元素比較重的元素更難檢測，因此需要更長的檢測時間，但這對合金等級匹配及PMI影響較小。
圖1呈現一般XRF對合金元素的檢測極限參考，多數金屬密度及合金元素發散的X射線能量是接近的，所以元素間干擾很常見，在光譜學中這樣的現象被稱為"基質效應"，因此檢測極限會依據樣品類型和存在的元素而變化，考量到商用合金的複雜組成，圖1僅呈現基本元素檢測極限。
圖1. 一般XRF對合金元素的檢測極限參考
用於PMI等級匹配的XRF準確性很少取決於單一元素，大部分合金涉及多種元素以進行等級匹配，例如不鏽鋼321取決於鐵/鉻/鎳/鈦等合金要求，以及對錳/銅/鉬的特定允許量，這種等級識別方法提高了準確性，準確性和精密度是不同的獨立質量測量，精密度反映測量與樣品實際值的接近程度，精確度代表重複測量間的接近程度，圖3是一個容易理解的圖示呈現。
X射線螢光測量的精密度
圖3a為具有較高的準確度極較低的精密度，圖3b中具有較高的精密度及低準確度，如果結果值與其他重複測量值一致，則認為此測量是精密的，但與是否反映真實值無關，經過適切設計和校準的XRF分析儀能夠提供準確和精密的測量結果。
合金分析中精確度/精密度和可信度關係
考慮下圖中所示不鏽鋼316樣品分析，進一步說明可信度適用精確度測量(與精密度相反)。XRF分析報告該樣品含有10.251%鎳(精密度±0.047%)，值得注意的是這裡使用的XRF分析儀精密度應小於測量值的0.5%(10.251％中的0.047)，但可信度適用於準確度而非精密度，在此範例中使用者可以99%信賴真實值在報告值的0.005%(10.251%)內，使用者能夠對真實值落在10.246和10.256％之間（10.251±0.005％）感到99%的信賴度，精確度誤差很小(0.005%)，換句話說，使用者可以高度確信樣品中含有10.251%鎳(即使精密度為±0.047%)，此外在該示例中，不鏽鋼316的標示還利用鉻/鐵/鉬的需求以及錳和銅的餘量，這些多元素測量使得PMI具有很高準確性和可信度。
值得留意的是，較大的側量值相對精密度會有較大的變化(標準偏差s)，圖2中鐵佔不鏽鋼321的70.800%，而錳僅佔1.391%，這些測量具有不同級別的相對精密度，鐵精密度為±0.065％，而錳精密度為±0.027％，這不意味著錳的測量更準確，準確度和精密度代表不同意義。鐵的相對測量值較大(70.800對1.391％)，因此具有較大的相對精密度(±0.065對±0.027％)。
在兩種情況下，測量的精密度約為測量值的0.1%，因此較大的測量將具有較大的精密度值，使用前面的討論為例，當目標較大時飛鏢的散佈範圍可能更大，但仍能擊中靶心，當目標較小時，擊中次數必須更緊密的聚集以保持在靶心範圍內，前面的討論集中在精密度上而非可信賴度，兩者是不同的東西，儘管測量精密度有所不同(±0.065對±0.027％)，但使用者對兩個報告值有較高的信心，具體來說使用者能夠99%確信鐵的實際值落在70.780和70.784％之間（即70.78％），錳的實際值落在1.417和1.423％之間（即1.42％)。
結論
XRF提供了一種快速有效的方法，可以準確地識別合金及其元素組成。 在PMI報告中，非破壞性檢測技術人員了解準確度，精確度和可信賴度之間的差異和關係非常重要。 最佳實踐包括使用標準操作程序並報告實際測量值以及精密度（標準偏差）和測試條件。 如此XRF分析儀可以成為PMI的有效工具，帶給工業和產業安全的營運。
reference
美國非破壞性測試協會(ASNT)2017一月份刊物《FOCUS: Accuracy, Precision, and Confidence in X-ray Fluorescence for Positive Material Identification》，作者: Michael W. Hull.
