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透過LIBS（雷射誘導擊穿光譜）使用數位顯微鏡進行元素分析

LIBS（雷射誘導擊穿光譜）是使用脈衝雷射，確定元素成分的元素分析手法。在此介紹 LIBS的概要和數位顯微鏡的元素分析案例。

透過LIBS（雷射誘導擊穿光譜）使用數位顯微鏡進行元素分析

何謂LIBS（雷射誘導擊穿光譜）

LIBS是一種元素分析手法，全稱為Laser Induced Breakdown Spectroscopy，具體操作是對樣品照射脈衝雷射，產生的等離子波長在分光器中分解後，對每種波長的光強度進行分析，從而確定所含有的元素成分。
NASA的火星探測也採用了這種分析手法，來分析大氣中的元素。

  1. 對樣品照射脈衝雷射。
  2. 樣品表面發出等離子光。
  3. 分光器將等離子光依照波長進行分解。
  4. 檢測器檢測每種波長的光強度。
  5. 從得到的強度資料獲取光譜，並計算所含的元素比例。

使用LIBS的優點

LIBS有下列優點。

  • 可從氫（H）、鋰（Li）等輕元素開始檢測。
  • 無需抽真空。
  • 無需切割、研磨、導電性處理等預處理。
  • 可在大氣中使用，因此不限制試料的尺寸。
  • 光點直徑約10微米，可以分析微型樣品。
  • 可分析液體。
  • 多次連續照射脈衝，可分析更深層的元素。（鑽孔功能）

使用數位顯微鏡分析元素的案例

以下介紹使用KEYENCE的4K數位顯微鏡「VHX系列」和雷射元素分析模組「EA-300系列」分析元素的最新案例。

電池產業導入用途案例

鋰電池負極材料的分析
不必熔化目標物即可檢測輕元素鋰。
電池漏液、腐蝕的分析
不需預處理，因此大幅縮短時間。液體和粉體亦可分析，透過色彩資訊可以製作更視覺化的清晰易懂的報告。

電鍍產業導入用途案例

鍍層截面的元素分析
可以在短時間內分析，因此可增加分析的N數。
鍍金層內部的異物分析
鑽孔功能可以分析鍍層內部的異物。
鍍層的膜厚評估
鑽孔功能可以評估鍍層的膜厚。不僅可以實現厚度管理，還可以確認是否使用了正確的材料。

食品、製藥產業導入用途案例

結晶的成分檢查（鹽的結晶）
僅依靠觀察無法判定為同一物質的結晶，利用元素分析即可判定。
錠劑的異物分析
鑽孔功能可以分析錠劑內部的異物，節省每次將異物取出的時間精力。
製造製程內的異物分析
檢測到Ag（銀）時，可以判斷為銀牙。檢測到鉬時，可以知道是來自牙科材料。短時間內鎖定混入路徑，防止再發生。

電子零件、半導體產業導入用途案例

金屬鬚的分析
可以判斷是金屬鬚還是纖維異物。
探針的鍍層剝落分析
可以分析探針前端的鍍層剝落。
鍍金層的污點分析
若是鉻則可確認為附著，若是鎳則可確認為從下向上滲出。

汽車產業導入用途案例

引擎零件的異物分析
可以分析鑄造品內的異物。
切割碎屑分析
透過對切割碎屑進行元素分析，由此確認產品。
噴油針鍍鉻層的剝落確認
可以了解表面的鍍層是否剝落、是否看得到母材、是否有匹配件的成分附著。立體的目標物分析亦無角度限制。
燒結後的齒輪不良分析
發生了產品變黑的不良，但最終發現原因並非是表面碳化，而是氧化鋁附著。

化學產業導入用途案例

防振膠墊的異物分析
可以確定是有機物還是無機物。無機物會影響膠墊的性能。
塗裝覆膜的不良判定
覆膜的顏色與正常不同時，透過分析覆膜中含有的成分，可以與良品進行比較。可以確定不良原因，並對供應商發出指示。
確定附著在產品上的塗料
透過元素分析，可以確定是在製造製程的哪個部分中混入的塗料。不僅可以判定有機物、無機物，還可以確定色彩資訊。1 m以上的大型產品亦可直接分析。
樹脂塗層的異物分析
不必切斷或取出異物即可分析。

金屬產業導入用途案例

鑽石研磨墊研磨時的藥劑殘留檢查
可以實現非破壞、不需蒸鍍的分析，因此可以輕鬆檢查清洗液（含氟藥品）的殘留。並且，表面使用鈰鍍膜時，可以使用鑽孔功能確認鍍膜均勻度。
工具刀尖的鍍膜有無檢查
工具重新研磨時會剝離鍍膜劑（鈦和鉻等）。若是剝離有殘留，則新的鍍膜無法附著。透過元素分析，可以針對性的檢測出散落分佈的鍍膜劑。
工具刀尖的塗層分析
鑽孔功能可以分析塗層和母材的材質。以往需要切斷、研磨後分析，透過導入EA-300可以削減工時。塗層不同，刀尖的耐久性和壽命也有所不同，可以對其差異進行分析。
接頭的鏽跡分析
可以針對性分析變色的部位。可以判斷是附著在表面的外來鏽跡，還是不鏽鋼內部產生的鏽跡。

薄膜、薄板產業導入用途案例

TAC薄膜上的異物分析
之前判斷顏色不同的部分為有機物，但最終確定為鏽跡。
薄膜內的異物分析
過去由於薄膜內的細小異物取出困難而無法分析，但使用EA-300的鑽孔功能實現了分析。
印表機薄膜上的異物分析
大型物品無法放入SEM，但EA-300 可以直接在大氣環境中分析。若是檢測到鈣則為來自紙張的異物，若是檢測到矽則為來自碳粉的異物。
凹版製版的薄膜上的顏料檢測
透過檢測有機物和鈦，可以確認薄膜表面是否有顏料。

KEYENCE元素分析模組EA-300系列的特點

在顯微鏡觀察的同時，對觀測的位置直接進行元素分析

步驟1：放大觀察的同時
步驟2：按一下即可進行元素分析

超高速LIBS分析

只需放置於載物台上即可一邊觀察，一邊在大氣中分析元素。不需要破壞目標物或是進行導電性處理、抽真空。
採用雷射誘導擊穿光譜法，使用安全性高的第1類雷射。利用雷射時目標物表面等離子化，用廣帶寬（深紫外線至近紅外線）、高解析度的分光器檢測發光顏色。同軸加入顯微鏡觀察系統，可以檢測目標位置的元素。

A：奈秒雷射　B：等離子發光
A：奈秒雷射　B：等離子發光

AI-建議世界首創

有依據可判斷元素分析後的物質。
內部資料庫中保存數千種元素模式，不僅可以提供檢測到的元素，還可立刻顯示相應的物質名稱。物質資料採用層級化構成，元素符號與物質名稱的相關說明都能簡單確認。並且，透過積累自己公司的分析結果，還可搜索過去檢測到相同異物的案例。誰都能簡單地瞬間判定物質，不需要專業知識。

AI-建議
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