Ostatní průmyslová odvětví

Analýza prvků digitálními mikroskopy pomocí laserově indukované spektroskopie poruch (LIBS, Laser Induced Breakdown Spectroscopy)

Laserově indukovaná spektroskopie poruch je metoda analýzy prvků, který využívá pulzní laser k určení prvkových složek. Tato kapitola poskytuje přehled metody LIBS a uvádí příklady analýzy prvků digitálním mikroskopem.

Analýza prvků digitálními mikroskopy pomocí laserově indukované spektroskopie poruch (LIBS, Laser Induced Breakdown Spectroscopy)

Co je laserově indukovaná spektroskopie poruch (LIBS, Laser Induced Breakdown Spectroscopy)?

LIBS je zkratka pro laserově indukovanou spektroskopii poruch. Jde o metodu analýzy prvků, při níž se vzorek ozařuje pulzním laserem. Vlnové délky generovaného plazmatu jsou rozděleny spektrometrem a následně je analyzována intenzita světla každé vlnové délky za účelem určení obsažených prvků.
Tato metoda analýzy byla použita také při výzkumu NASA na Marsu a umožňuje analýzu prvků bez vakua.

  1. Pulzní laser ozáří vzorek.
  2. Plazma na povrchu vzorku vyzařuje světlo.
  3. Světlo vyzařované plazmatem je spektrometrem rozděleno na vlnové délky.
  4. Detektor zaznamenává intenzitu každé vlnové délky.
  5. Z údajů o intenzitě se získají spektra a vypočítají se poměry obsažených prvků.

Výhody použití metody LIBS

LIBS nabízí následující výhody.

  • Prvky lze detekovat od lehkých prvků, jako je vodík (H) a lithium (Li).
  • Není požadováno vakuum.
  • Není nutné žádné předběžné zpracování (řezání, leštění, úprava vodivosti atd.).
  • Je možné použití bez vakua, což eliminuje omezení velikosti vzorku.
  • Průměr bodu přibližně 10 µm umožňuje analýzu mikroskopických vzorků.
  • Je možné analyzovat kapaliny.
  • Analýzu prvků lze provést hlouběji v materiálu ozářením vzorku několika pulzy za sebou (pomocí funkce odvrtávání).

Příklady analýzy prvků pomocí digitálního mikroskopu

Tato kapitola uvádí nejnovější příklady analýzy prvků pomocí digitálního 4K mikroskopu řady VHX od společnosti KEYENCE a hlavy pro laserovou analýzu materiálů řady EA-300.

Příklady z oblasti baterií

Analýza záporné elektrody lithiové baterie
K detekci lehkého prvku lithia není nutné objekt roztavit.
Analýza úniku kapaliny z baterie a koroze
Eliminace nutnosti provádět předběžné zpracování šetří mnoho času. Analyzovat lze jak kapaliny, tak prášky, a díky zahrnutí barevných informací ve výsledcích jsou zprávy vizuálně srozumitelnější.

Příklady z oblasti pokovování

Analýza prvků v řezu pokovení
Krátká doba analýzy umožňuje provést větší počet analýz.
Analýza cizích částic uvnitř pokovení
Funkce odvrtávání umožňuje analyzovat cizí částice uvnitř pokovení.
Hodnocení tloušťky vrstvy pokovení
Funkce odvrtávání umožňuje vyhodnotit tloušťku vrstvy pokovení. To umožňuje nejen řídit tloušťku, ale také kontrolovat, zda byly použity správné materiály.

Příklady z potravinářského a farmaceutického průmyslu

Kontrola krystalické složky (krystaly soli)
Krystaly, které nelze identifikovat pouhým pozorováním, lze identifikovat pomocí analýzy prvků.
Analýza cizích částic v tabletách
Funkce odvrtávání umožňuje analýzu cizích částic uvnitř tablet, čímž odpadají potíže s odstraňováním cizích částic.
Analýza cizích částic ve výrobních procesech
Detekce stříbra (Ag) identifikuje objekt jako stříbrnou zubní korunku. Detekce molybdenu rovněž naznačuje, že objekt pochází ze zubního materiálu. Cestu vniknutí lze identifikovat v krátkém čase, což umožňuje zabránit opakování stejného problému.

Příklady z oblasti elektronických součástek a polovodičů

Analýza výskytu chlupů
Objekt lze identifikovat jako chlup nebo jako vláknitou cizí částici.
Analýza odlupování pokovení hrotu sondy
Lze analyzovat odlupování pokovení hrotu sondy.
Analýza skvrn na pozlacení
V případě pozlaceného chromu lze zkontrolovat přilnavost. U pozlaceného niklu lze kontrolovat prosakování zespodu.

Příklady z automobilového průmyslu

Analýza cizích částic v součásti motoru
Lze analyzovat cizí částice uvnitř tlakově litých dílů.
Analýza čipu
Analýzou prvků na čipu lze identifikovat jeho produkt.
Kontrola odlupování chromového povlaku na čepech vstřikovačů
Analýza ukazuje, zda se povrchové pokovení odlouplo, zda je viditelný základní materiál a zda na pokovení ulpěly součásti ze spárovaného dílu. Analýza z libovolného úhlu je možná i pro trojrozměrné objekty.
Analýza vad ozubených kol po spékání
V reakci na vadu, kdy výrobek zčernal, analýza ukázala, že příčinou bylo ulpívání oxidu hlinitého na povrchu, nikoli karbonizace povrchu.

Příklady z chemického průmyslu

Analýza cizích částic v pryži odolné proti vibracím
Cizí částice lze identifikovat jako organické nebo anorganické. Anorganické cizí částice ovlivňují vlastnosti pryže.
Hodnocení vad povlakové vrstvy
Pokud vrstva nemá normální barvu, lze ji porovnat s dobrým výrobkem pomocí analýzy složek uvnitř vrstvy, což umožní určit příčinu vady a poskytnout pokyny dodavateli.
Identifikace nátěrů přilnutých na výrobcích
Analýza prvků může určit, ve které části výrobního procesu byl nátěr přidán. Nejenže lze objekt vyhodnotit jako organický nebo anorganický, ale lze také identifikovat informace o barvě. I velké výrobky o velikosti 1 m a více lze analyzovat v nezměněném stavu.
Analýza cizích částic v pryskyřičném povlaku
Analýza je možná, aniž by bylo nutné objekt rozřezávat a odstraňovat cizí částice.

Příklady z kovozpracovatelského průmyslu

Kontrola množství chemikálií zůstávajících při leštění diamantovým brouskem
Analýzu lze provádět nedestruktivním způsobem bez usazování, takže je snadné kontrolovat množství zbývajícího čisticího prostředku (fluorové chemikálie). Pomocí funkce odvrtávání lze také zkontrolovat nerovnosti cerového povlaku na povrchu.
Kontrola přítomnosti povlakového materiálu na hrotech čepelí nástrojů
Povlakový materiál (titan nebo chrom) se během leštění nástrojů odlupuje. Pokud na nástroji zůstane část starého povlaku, nelze nanést nový povlak. Analýza prvků umožňuje přesnou detekci rozptýlených částí materiálu povlaku.
Analýza povlakové vrstvy hrotu čepele nástroje
Materiál povlakové vrstvy a základní materiál lze analyzovat pomocí funkce odvrtávání. Při konvenčním postupu se objekt před analýzou musel rozřezat a vyleštit. Zavedení přístroje EA-300 zkrátilo čas a úsilí, které tato analýza vyžaduje. Trvanlivost a životnost hrotu čepele nástroje se liší v závislosti na vrstvě povlaku, ale tyto rozdíly lze také analyzovat.
Společná analýza rzi
Je možná přesná analýza zbarvených míst, která umožňuje vyhodnotit je jako skvrny od rzi ulpělé na povrchu nebo jako rez vznikající uvnitř nerezové oceli.

Příklady z oblasti výroby fólií a desek

Analýza cizích částic na filmu TAC
Části s odlišným zbarvením byly vyhodnoceny jako organické materiály a byly identifikovány jako rez.
Analýza cizích částic ve vrstvě
Mikroskopické cizí částice je obtížné z vrstvy odstranit, proto nebylo možné tyto částice analyzovat. Tuto analýzu však umožňuje funkce odvrtávání v přístroji EA-300.
Analýza cizích částic na fólii pro tiskárnu
Přístroj EA-300 dokáže analyzovat velké objekty v nezměněném stavu a bez nutnosti vakuování. Detekce vápníku naznačuje, že částice pocházejí z papíru. Detekce křemíku naznačuje, že částice pocházejí z toneru.
Detekce pigmentů na fólii používané při výrobě hlubotiskových desek
Detekce organických materiálů a titanu potvrzuje, že na povrchu fólie jsou pigmenty.

Silné stránky hlavy pro laserovou analýzu materiálů řady EA-300 společnosti KEYENCE

Analýza prvků pomocí digitálního mikroskopu řady VHX

Krok 1: Pozorování se zvětšením
Krok 2: Analýza prvků na jedno kliknutí

Mimořádně rychlá analýza LIBS

Využijte výhody bezvakuové analýzy prvků během pozorování objektu umístěného na stolku. Není třeba řezat, upravovat vodivost ani používat vakuum.
Analyzátor prvků využívá laserově indukovanou spektroskopii poruch s vysoce bezpečným laserem třídy 1. Laser promění povrch objektu v plazma, zatímco širokopásmový spektrometr s vysokým rozlišením (od hlubokého UV záření po blízké infračervené záření) detekuje barvu vyzařovaného světla. Optika mikroskopu je umístěna podél stejné osy, aby bylo možné zviditelnit oblast objektu.

A: nanosekundový laserový puls, B: emise plazmatu
A: nanosekundový laserový puls, B: emise plazmatu

AI-Suggest PRVNÍ NA SVĚTĚ

Materiály se snadno identifikují pomocí analýzy prvků.
Integrovaná databáze obsahuje tisíce vzorků prvků, takže přístroj dokáže okamžitě určit nejen detekované prvky, ale také navrhnout název materiálu. Údaje o materiálu jsou uspořádány hierarchicky, aby bylo možné snadno zkontrolovat specifický název, obecný název a popis. Pomocí databáze lze také shromažďovat historii výsledků vlastních analýz, která slouží pro referenci v případě, že jsou detekovány podobné cizí částice. Kdokoliv tak může okamžitě identifikovat materiál, aniž by musel mít pokročilé technické dovednosti.

AI-Suggest
+420 220 184 700/+421 (0) 2 3570 0100