简介
大量的产品和应用需要材料分析。在金属合金、汽车、航空航天和电子工业，以及冶金/金相学、地球科学和材料科学等领域都有应用。在确保产品质量或研究结果的可靠性和分析成本之间找到平衡成为一个严重的问题。
许多时间和金钱花费在多种技术上，例如光学和扫描电子显微镜(扫描电镜)以及能量色散谱(EDS)。它们用于视觉检查(具有高分辨率和鲜明对比的显微图像生成)材料并识别其局部成分(定性化学/元素光谱分析)。方法如扫描电镜/EDS需要特殊的样品制备，并将样品转移到真空中进行观察和分析，耗时较长。在大多数情况下，材料的局部形态和组成的可靠数据对于确定具体应用的进一步行动是至关重要的，特别是当必须在严重的时间和预算限制下做出有把握的决定时。
在一台仪器中提供精确、可靠的视觉和化学分析，很少或不需要样品制备，并在环境条件下与样品操作的解决方案将大大提高工作流程效率。当进行材料分析时，这种装置可以节省时间和成本。
本报告描述了这种解决方案的一个例子德国米填词来自徕卡微系统公司的材料分析系统(见图1)。它结合了光学显微镜188金宝搏的网址(视觉分析)和激光诱导击穿光谱或填词(化学分析)。讨论了二合一解决方案的基本工作原理和工作流程优势。
LIBS的基本原理
是什么l激光器我nducedBreakdown年代pectroscopy (填词)以及它如何使定性元素/化学分析成为可能?
的机制填词，它可以进行材料组成分析，发生在几个基本步骤(参考下面的图2)[2]:
- 高能激光脉冲击中分析材料表面的目标区域(图2A);
- 激光能量被吸收，导致局部烧蚀和陨石坑形成(图2B);
- 等离子体通过同时的光(连续光谱)发射被诱导(自由原子和电子);
- 等离子体击穿(弛豫)紧随其后的是元素线光谱的发射;
- 检测线光谱并识别相应的元素(图2C)。
材料分析的有效工作流程
一种结合光学显微镜(OM)和填词显著减少了执行分析工作流程所需的工作量。为什么分析是二合一的OM +填词比光学和扫描电子显微镜加上能量色散谱(OM +扫描电镜/ EDS) ?因为最耗时的工作步骤被取消了。二合一OM +填词解决方案要求，在最初的材料检查之前和之后:
- 分析前不做样品准备;
- 没有从光学显微镜到电子显微镜的样品转移;
- 感兴趣区域不移位(样品转移后);而且
- 无系统调整(样品转移后)。
所有这些步骤都是使用OM +进行分析的典型步骤扫描电镜/ EDS[3 - 5]。下面的图3以图形方式显示了工作流之间的差异。
当使用仪器(如a)进行化学分析时，以上列出的额外工作步骤扫描电镜，由于其复杂性和典型的金钱和时间限制，在材料检查中经常被跳过。然而，当无法获得当地材料组成数据时，也存在风险:没有所有相关信息，就可能不清楚下一个工作步骤或行动的正确决定是什么。那么就会有更高的风险无法达到目标产品质量。
常用材料分析技术的比较
目前，最常用的材料分析方法有:
- 光学显微镜(OM);
- 扫描电子显微镜(扫描电镜)与能量色散谱(EDS);
- 发射光谱(OES);
- 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS);而且
- x射线荧光光谱。
上面列出的这些方法，以及将OM与填词具有特定的操作要求、分析功能，并能提供一定的结果。下面的表1显示了这些方法之间的比较。二合一解决方案(OM +)具有明显的优势填词）.
材料分析方法 |
|||||
需求/功能/结果 |
OM +填词 |
扫描电镜+ EDS |
海洋能 |
摘要利用 |
光谱仪 |
样品制备 |
没有 |
是的 |
没有 |
是的 |
是的 |
空气样品分析 |
是的 |
没有 |
是的 |
没有 |
是的 |
时间的结果 |
秒 |
分钟 |
秒 |
分钟 |
分钟 |
微量元素分析 |
是的 |
是的 |
没有 |
可以用激光烧蚀 |
可能与micro-XRF |
原子光谱 |
是的 |
是的 |
是的 |
是的 |
是的 |
深度/概要分析 |
是的 |
没有 |
可能的,非常罕见 |
没有 |
没有 |
微观结构分析 |
是的 |
是的 |
没有 |
没有 |
可能与micro-XRF |
图像数据 |
颜色光学对比法 |
无彩色、电子对比法 |
没有一个 |
没有一个 |
没有一个 |
样本大小 |
可达150 × 150 × 30毫米 (长x宽x高) |
取决于样品室 |
每个尺寸可达>20厘米 |
- |
- |
样本的属性 |
任何固体,金属或绝缘 |
固体，不挥发真空，金属或绝缘体涂有导电层 |
固体，金属或导电 |
任何悬浮在气溶胶中的固体 |
任何固体、粉状的 |
表1几种材料分析方法的操作要求、分析功能和所提供结果的比较。
总结
在本报告中，介绍了二合一材料分析解决方案的基本操作原理和优点，以实现高效的分析工作流程。二合一溶液通过结合光学显微镜和激光诱导击穿光谱(填词)以同时对物料进行目测及化学检验。
材料分析对许多类型的产品开发、质量控制、失效分析和技术应用都很重要，通常用于多个行业和领域，如运输、电子、金相/冶金和材料科学。通常，分配给这种分析的时间和费用是有限的，但获得可靠的结果和达到预期的产品质量始终是优先考虑的。
二合一解决方案的一个例子是德国米填词来自徕卡微系统的材料分析解决方案。188金宝搏的网址它在一台仪器中提供了准确、快速的视觉和化学分析，省去了样品的制备和转移，不需要样品处于真空中。空气中的干湿样品都可以分析。这些优点使用户能够进行快速、精确和经济的材料分析。
进一步的阅读
- M. Hügi，自然的专属美学:宝石中的内含物，科学实验室，//www.zns-mineralwater.com/science-lab/exclusive-aesthetics-of-nature
- 激光诱导击穿光谱学(填词)、产品页、快速、http://rap-id.com/micro-libs-id.html
- G. Höflinger，电子显微镜涂布技术简介，//www.zns-mineralwater.com/science-lab/brief-introduction-to-coating-technology-for-electron-microscopy
- W. Grünewald，去除表层-样品制备扫描电镜而且TEM:徕卡使用说明新兴市场RES102 -材料研究，工业制造，自然资源//www.zns-mineralwater.com/science-lab/removal-of-surface-layers-sample-preparation-for-sem-and-tem
- F. Leroux, J. de Weert，《从样品中揭示更多的方法:超薄碳薄膜》
徕卡使用说明新兴市场材料研究，//www.zns-mineralwater.com/science-lab/ways-to-reveal-more-from-your-samples-ultra-thin-carbon-films
