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Analyse élémentaire au microscope numérique par LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser)

La LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser) est une méthode d’analyse élémentaire exploitant un laser pulsé pour identifier les composants élémentaires. Retrouvez, dans cette section, tout ce qu’il faut savoir sur la LIBS, ainsi que des exemples d’analyse élémentaire au microscope numérique.

Analyse élémentaire au microscope numérique par LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser)

Qu’est-ce que la LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser) ?

LIBS est l’abréviation de Laser Induced Breakdown Spectroscopy ou spectroscopie de plasma induit par laser. Il s’agit d’une méthode d’analyse élémentaire exploitant un laser pulsé qui irradie l’échantillon. Les longueurs d’onde du plasma généré sont divisées par un spectromètre, puis l’intensité lumineuse de chaque longueur d’onde est analysée pour identifier les composants élémentaires de la cible.
Cette méthode d’analyse a été utilisée par la NASA lors de ses recherches sur Mars et permet une analyse élémentaire sans vide.

  1. Le laser pulsé irradie l’échantillon.
  2. Le plasma formé par l’irradiation de la surface de l’échantillon émet de la lumière.
  3. La lumière émise par le plasma est divisée par longueur d’onde au moyen d’un spectromètre.
  4. Le capteur collecte les données d’intensité pour chaque longueur d’onde.
  5. Les spectres sont obtenus à partir des données d’intensité et les proportions des éléments contenus sont calculées.

Avantages de la LIBS

La LIBS offre les avantages suivants.

  • Les éléments peuvent être détectés en commençant par les plus légers, tels que l’hydrogène (H) et le lithium (Li).
  • Aucun vide n’est requis.
  • Aucun pré-traitement (découpage, polissage, traitement de conductivité, etc.) n’est nécessaire.
  • Une utilisation sans vide est possible, éliminant toute restriction de taille de l'échantillon.
  • Le diamètre de spot d’environ 10 µm permet d’analyser des échantillons microscopiques.
  • Les liquides peuvent être analysés.
  • L’analyse élémentaire peut être réalisée plus en profondeur dans le matériau en irradiant l’échantillon par séquences de plusieurs impulsions (fonction de perçage).

Exemples d’analyse élémentaire au microscope numérique

Voici les derniers exemples d’analyse élémentaire au microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE équipé de l’unité d’analyse élémentaire par laser Série EA-300.

Exemples dans l'industrie des batteries

Analyse de l’électrode négative d’une batterie lithium
Il est inutile de faire fondre la cible pour détecter un élément léger tel que le lithium.
Analyse de la corrosion et de la fuite de fluide d’une batterie
L’absence de pré-traitement offre un gain de temps considérable. Il est possible d’analyser des liquides comme des poudres et l’intégration des informations de couleur permet de générer des rapports visuellement plus faciles à comprendre.

Exemples dans l'industrie du placage

Analyse élémentaire de la coupe d’un placage
La rapidité d’exécution permet de multiplier les analyses.
Analyse de corps étrangers à l’intérieur d’un placage métallique
La fonction de perçage permet d’analyser les corps étrangers piégés à l’intérieur du placage.
Évaluation de l’épaisseur d’une couche de placage
Grâce à la fonction de perçage, il est possible d’évaluer l’épaisseur de la couche de placage. Cette évaluation facilite la gestion de l’épaisseur et permet de vérifier l’emploi du matériau prévu.

Exemples dans les industries agro-alimentaire et pharmaceutique

Contrôle de composants cristallins (cristaux de sel)
L’analyse élémentaire permet d’identifier les cristaux qu’une simple observation ne permet pas de reconnaître.
Analyse de corps étrangers dans un comprimé
La fonction de perçage permet d’analyser les corps étrangers à l’intérieur de comprimés, éliminant la fastidieuse étape de l’extraction.
Analyse des corps étrangers lors du processus de fabrication
La détection de l’élément Ag (argent) permet d’identifier la cible comme étant une couronne dentaire en argent. De plus, la détection du molybdène indique qu’il s’agit d’une matière dentaire. La voie d’intrusion peut être identifiée rapidement, permettant de prévenir toute réoccurrence du même problème.

Exemples dans les industries des composants électroniques et des semi-conducteurs

Analyse de moustaches
La cible est identifiée comme étant une moustache ou un corps étranger fibreux.
Analyse du décollement du placage d’une broche de sonde
Le décollement du placage sur la pointe d’une broche de sonde peut être analysé.
Analyse de taches sur un placage à l’or
L’adhérence peut être vérifiée dans le cas d’un chrome doré. L’infiltration depuis le dessous peut être vérifiée dans le cas du nickel doré.

Exemples dans l'industrie automobile

Analyse de corps étrangers dans une pièce de moteur
Il est possible d’analyser les corps étrangers à l’intérieur de pièces moulées sous pression.
Analyse d’éclat
La soumission d’un éclat à l’analyse élémentaire permet d’en identifier la composition.
Vérification du décollement d’un placage au chrome sur des broches d’injecteur
L’analyse indique si le placage s’est décollé, si le matériau de base est visible et si les composants de la pièce couplée ont adhéré au placage. L’analyse peut être exécutée selon un angle libre même sur les cibles en trois dimensions.
Analyse du défaut d’un engrenage après frittage
Après constat d’un défaut de noircissement du produit, l’analyse a démontré que la cause était l’adhérence d’alumine sur la surface et non sa carbonisation.

Exemples dans l'industrie des produits chimiques

Analyse de corps étrangers sur un caoutchouc anti-vibration
Il est possible de déterminer si le corps étranger est de nature organique ou inorganique. Les corps étrangers inorganiques affectent la performance du caoutchouc.
Évaluation du défaut d’un film de revêtement
Lorsque le film ne présente pas la couleur attendue, il peut être comparé à un produit conforme et ses composants analysés, afin d’identifier la cause du défaut et donner des instructions au fournisseur.
Identification de peinture adhérant aux produits
L’analyse élémentaire permet d’identifier l’étape du processus de fabrication lors de laquelle la peinture s’est déposée. Il est non seulement possible de déterminer si la cible est de nature organique ou inorganique mais également d’identifier les informations de couleur. Même les produits d’une taille d’1 m ou plus peuvent être analysés en l’état.
Analyse des corps étrangers dans un revêtement en résine
Il est possible de procéder à l’analyse sans découpe préalable de la cible pour en extraire les corps étrangers.

Exemples dans l'industrie des métaux

Contrôle de la quantité de résidus de produit chimique lors du polissage au moyen d’un foret diamanté
L’analyse est exécutée de manière non destructive et sans dépôt, facilitant le contrôle de la quantité de résidus d’agent nettoyant (produit fluoré). De plus, la fonction de perçage peut être utilisée pour vérifier l’irrégularité du revêtement d’oxyde de cérium sur la surface.
Contrôle de présence du matériau de revêtement sur la pointe d’une lame d’outil
Le matériau de revêtement (titane ou chrome) est décollé durant le repolissage des outils. Si des résidus de l’ancien revêtement demeurent sur l’outil, le nouveau revêtement ne peut être appliqué. L’analyse élémentaire permet de détecter de manière ciblée les résidus de matériau de revêtement dispersés.
Analyse de la couche de revêtement de la pointe d’une lame d’outil
Le matériau de la couche de revêtement et le matériau de base peuvent être analysés au moyen de la fonction de perçage. Habituellement, la cible doit être découpée et polie avant analyse. L’unité EA-300 réduit le temps et les efforts liés à l’analyse. La durabilité et la durée de vie de la pointe d’une lame d’outil diffèrent selon la couche de revêtement mais ces différences peuvent également être analysées.
Analyse de rouille sur un raccord
Il est possible d’analyser de manière ciblée les zones décolorées, permettant d’évaluer leur origine : adhérence de rouille sur la surface ou développement de rouille depuis l’intérieur de l’acier inoxydable.

Exemples dans l’industrie des matériaux en film et feuille

Analyse de corps étrangers sur un film de triacétate de cellulose
Les parties présentant une couleur différente sont identifiées comme étant une matière organique, plus précisément de la rouille.
Analyse de corps étrangers sur un film
Il est difficile d’extraire des corps étrangers microscopiques d’un film, leur analyse est donc habituellement impossible. La fonction de perçage de l’unité EA-300 résout ce problème.
Analyse de corps étrangers sur un film d’impression
L’unité EA-300 permet d’analyser des cibles de grande taille en l’état et sans vide. La détection de calcium indique que les particules sont issues de papier. La détection de silicium indique que les particules sont issues d’encre.
Détection de pigments sur un film utilisé pour la fabrication des plaques d’héliogravure
La détection de matières organiques et de titane confirme la présence de pigments sur la surface du film.

Points forts de l’unité d’analyse élémentaire par laser Série EA-300 de KEYENCE

Analyse élémentaire au microscope numérique Série VHX

Étape 1 : Observation sous grossissement
Étape 2 : Analyse élémentaire en un clic

Analyse LIBS ultra-haute vitesse

Profitez d’une analyse élémentaire sans vide lors de l’observation de la cible placée sur la platine. Plus besoin de découpe, de traitement de conductivité et de vide.
L’unité d’analyse élémentaire exploite la spectroscopie de plasma induit par laser, une technique à laser de classe 1 intrinsèquement sans danger. Le laser transforme la surface de la cible en plasma pendant qu’un spectroscope haute résolution à large bande (de l’UV profond au proche infrarouge) détecte la couleur de la lumière émise. Les optiques du microscope sont situées sur le même axe afin de visualiser la zone cible.

A : Impulsion laser de l’ordre de la nanoseconde, B : Émission du plasma
A : Impulsion laser de l’ordre de la nanoseconde, B : Émission du plasma

AI-Suggest PREMIÈRE MONDIALE

L’analyse élémentaire facilite l’identification des matériaux.
La base de données intégrée contient des milliers de schémas élémentaires, permettant au dispositif non seulement de déterminer instantanément les éléments détectés mais également de suggérer le nom le plus probable du matériau. Les données de matériau sont organisées de façon hiérarchique afin de vérifier facilement son nom spécifique, son nom générique et sa description. La base de données peut également servir à collecter les résultats des analyses précédemment réalisées en interne, de sorte à pouvoir vous y référer lorsque des corps étrangers similaires sont détectés. L’identification du matériau est ainsi plus facile et rapide que jamais, accessible à tous sans compétences techniques spécifiques.

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