元素分析仪

解决广泛的应用-从成像到元素分析-一个单一的设备。通过消除对真空、电导率处理、切割或其他预处理程序的需要,EA系列简化了材料识别,并允许任何用户立即获得结果。

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EA-300系列-基于激光的元素分析仪

介绍一种用于VHX-7000显微镜的元素分析仪。简单地将目标放在台上进行元素分析,不需要破坏,沉积或真空。基于人工智能的建议可以让任何人识别材料或外来物质。

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元素分析(EA)是指检测目标物的组成元素,并确定每种元素的含量。元素分析大致可分为有机分析和无机分析,前者用于分析制药和生物技术等领域的有机化合物,后者用于分析工业材料的成分和杂质。

有机分析

当被分析的有机化合物是混合物时,通过净化进行分析。例如,通过蒸馏分离目标组分来研究溶剂中的溶解度或纯度,并测量熔点、沸点和光谱等物理性质。用这种方法,通过对组成元素进行定性和定量分析并测量它们的分子量来确定分子式。有机分析在诸如制药、生物技术和电子等领域的前沿材料的功能表达中是有用的。

无机分析

由于无机分析可以应用于无机化学中处理的所有材料,元素的种类和数量远远大于有机材料。因此,无机分析广泛应用于各种材料和组分的工业领域。无机定性分析是用来确定无机材料中的原子种类、原子群、分子种类和同位素等成分类型的方法。这种分析是定性的或通过检测进行的。测定所含成分量的分析方法称为无机定量分析。定量分析用于工业材料的化学分析、固体样品的直接分析、药品和生物样品的微量分析,以及半导体等电子领域和二次电池等领域的离子组分分析等多种行业。

元素分析类型(无机材料)

介绍典型的无机分析技术和分析设备的原理。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)

也称为电感耦合等离子体质量分析,这种质量分析方法使用氩等离子体进行电离。用这种方法,大多数元素都能以90%或更高的速率被电离。首先,样品溶液被转化成气溶胶并插入等离子体中。样品溶液中的元素溶解、汽化、雾化和电离。然后,它们通过采样界面,被拉进质量分析区,该区处于高真空状态。这些元素由离子透镜聚焦,由质谱仪分离,并由探测器测量。

电感耦合等离子体原子发射光谱

这种形式的原子发射光谱使用高频电感耦合等离子体(ICP)作为光源。将样品溶液转化为气溶胶并插入高温氩等离子体中进行测量。当一种元素回到基态时发出的光的光谱学可以从光的波长对该元素进行定性分析,并从光的强度对该元素进行定量分析。多种类型的元素可以被测量,这种方法被用于成分分析,以识别薄膜中的金属元素。分析设备有顺序类型,可以用高分辨率测量单个元素,和多通道类型,使用多个ccd同时测量多个元素。

原子吸收光谱法

该方法使用石墨窑将样品转化为溶液或在框架内雾化,以加热测量样品并雾化其元素(原子汽化)。然后用适当波长的光渗透要测量的元件。处于基态的原子吸收了光并被激发。元素浓度是根据被测元素吸收的光量来测量的。由于测量样品使用的是稀酸性水溶液,所以固体样品必须经过适当的预处理。

x射线荧光光谱法

在这种分析方法中,样品用x射线(初级x射线)照射。然后,检测激发的荧光x射线(二次x射线),对元素进行定性和定量的测量。当样品受到x射线照射时,内层电子会跳离到外层,产生空位。这种元素是通过其特征荧光x射线来测量的,它是由电子移动填补这些空位时产生的能量差产生的。根据要测量的元素使用不同的方法。波长色散x射线荧光光谱(WDX)是用晶体分离和检测荧光x射线,能量色散x射线荧光光谱(EDX)是用半导体探测器检测荧光x射线。

LA-ICP-MS:激光烧蚀电感耦合等离子体质谱

在这种方法中,固体样品的表面暴露在集中的激光下,它蒸发并使样品微化。然后通过载气将样品插入等离子体中进行分析和电离。用质谱仪测量这些离子使研究样品局部部分的元素成为可能。

毛细管电泳(CE)——可以定性和定量地研究水溶液中无机离子以及有机酸和有机胺的低分子量——离子色谱法——可以测量固体样品中的酸和碱,水被萃取,气体样品中溶液被收集。

通过LIBS进行元素分析(无机材料)

上面介绍的分析方法都需要大量的预处理,这些预处理非常耗时,需要熟练的用户来执行。LIBS分析通过消除预处理(真空、横截面等)的需要,极大地简化了无机材料的识别。下文将说明该方法的分析原理、特点、类型和应用。

什么是LIBS分析?

激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种采用光发射分析方法的无机分析方法。将具有高能量密度的短脉冲激光投射到样品表面,将一小块样品转化为等离子体,并对其进行采样、雾化和激发。当暴露在激光下的部分回到基态时,就会发光。用光谱仪或CMOS测量这种光的波长和强度可以提供数据,以便对样品中所含的元素进行定性和定量分析。

LIBS分析特点,应用和设备类型

在LIBS分析中,不需要使用蒸馏、雾化、真空、载气等方法将样品插入检测器。因为在开始无机分析之前不需要修改固体样品,与其他分析方法相比,元素分析以更少的麻烦、时间和专业知识成为可能。也可以将分析设备整合到一个小的包中,可以在任何实验室空间中使用。该设备也用于原材料的内联选择。为了研究和开发、材料的验收、制造过程中的质量管理和质量控制等目的,一般使用数字显微镜和LIBS分析设备一起进行观察、分析和元素分析,可以从目标物的外观上检查其状态和成分。数字显微镜和LIBS分析设备集成到一个设备中,可以无缝执行观察、分析和元素分析,极大地提高了工作效率。

KEYENCE的元素分析仪的好处

通过LIBS分析的元素分析可以在单台KEYENCE数字显微镜对目标样品进行观察的同时无缝地进行。

将EA-300系列基于激光的元素分析仪连接到KEYENCE的VHX系列数字显微镜上,可以进行高速LIBS分析,提供三个光学系统:观察光学系统、激光光学系统和光谱光学系统。这一设备不仅提供高分辨率的观测和精确的测量和分析,还可以通过LIBS进行元素分析。传统的元素分析需要用显微镜观察样品,进行预处理,然后用高度专业化的设备进行分析。

VHX系列物镜和基于激光的元素分析仪使用相同的视野,因此当需要识别外来粒子或材料时,不需要搜索感兴趣的区域或重新对准焦点。

由于常规系统有独立的观测和分析设备,很难匹配观测位置和元素分析所用的位置,导致调整耗时和结果不准确。由于现在可以在预定位置立即进行元素分析,传统系统中发生的校准偏差现在已成为过去。

通常,从检测到的信息中确定元素或材料需要专业知识。然而,通过基于激光的元素分析仪,ai建议功能从获得的元素模式中识别包含的元素和材料,立即显示元素名称及其百分比以及材料名称。

EA-300系列有一个综合数据库,包括数以千计的基本模式。人工智能使用这个庞大的数据库,不仅可以立即提示检测到的元素,还可以提示材料的名称。材料数据按层次结构组织,便于检查通用名称、特定名称和描述。该数据库还可用于收集内部历史分析结果,以供检测到类似外来粒子时参考。这使得即使没有高级技术技能的人也可以立即识别分析目标的材料。

元素分析器案例研究

汽车/金属:识别嵌入切削工具中的外来颗粒

刀具(200×)

EA-300系列激光元素分析仪可以对连接在切割机上的刀具进行放大观察,并识别缺陷区域以及嵌入的金属。结合观察视场,可进行单点元素分析(LIBS分析),从嵌入金属中检测到的元素分别为钛(Ti)、钒(V)、铝(Al),说明该嵌入金属为Ti-Al-V合金。可以立即确定检测到的材料是被处理目标的一部分,还是来自过程中的某个地方的另一台机器。快速识别缺陷原因的能力显著地减少了建立对策所花费的时间。

电气/电子设备:连接器上外来粒子的识别

PCB连接器(50×)

异物颗粒附着在连接器上,不仅会导致产品缺陷和故障,甚至会因配合缺陷而损坏板载部件的接触,导致整个PC板的丢失。在本例中,通过放大观察(50×)识别出的外来粒子进行高速LIBS分析,检测出铝(Al)和镁(Mg),表明外来粒子为Al-Mg合金。很快就确定了该物质不是由产品本身引起的,这使得审查生产过程进行的环境和在这一过程中使用的设备成为可能。即使外来粒子存在于多个位置,元素分析也可以同时应用于所有这些地方,从而能够有效地识别缺陷的原因,并导致立即的解决方案。

化学/原料:在多层膜中鉴别外来颗粒

多层薄膜(100×)

通过放大观察(100×)确认多层膜中存在外来粒子后,用EA-300系列激光元素分析仪进行元素分析,检测到铜(Cu)和锌(Zn),指示为黄铜。这种对外来颗粒材料的立即识别,迅速为确定外来颗粒如何进入薄膜提供了基础,有助于确定哪些工艺需要改进,并显著减少建立对策所需的时间。

食品/药品:食品中混合的外来颗粒的鉴定

食品中异物颗粒(200×)

产品中外来颗粒的混合是食品和药品生产中涉及安全和可靠性的一个主要问题。欧宝官网开户在本例中,通过放大观察(200×)识别出一块食物中的外来颗粒,然后进行LIBS分析,检测出钙(Ca)和磷(P),指出骨头是污染物。使用显微镜的传统模型只能在粒子的颜色和形状的基础上进行假设,实际的分析需要委托给不同的部门甚至外包,因此确定材料需要很长时间。有了EA-300系列,可以立即识别外来颗粒的元素和材料,同时检查其外观,允许彻底的质量保证和显著更快的工艺改进。

关于元素分析仪的常见问题

KEYENCE产欧宝官网开户品不仅可以测量和分析污染物,还可以进行元素分析。VHX系列数码显微镜可搭载EA-300系列激光元素分析仪,利用其自动面积测量/计数功能,可进行符合ISO 16232/VDA 19洁净度检验国际工业标准的污染物测量和分析。此外,在检测到微小粒子后,可以对任何残留的外来粒子进行元素分析(LIBS分析)。除了污染物的测量和分析,这个单元可以执行元素分析和材料鉴定所需的所有工作,消除了在仪器之间移动样品的需要。此外,视野和焦点的联锁意味着不会有丢失目标粒子的风险。

是的,它可以。VHX系列数字显微镜提供了一个自由角度的观察系统和一个高度精确的xyz轴电动台,允许沿三个轴-视场,旋转轴,和斜轴调整,并防止视场移动,即使当头部是一个角度。其结果是倾斜观测,高度灵活,准确,并可用于具有各种形状的目标。将EA-300系列基于激光的元素分析仪连接到这个观测系统,可以很容易地捕捉到凹陷的位置,不倾斜头部就无法查看。

不。EA-300系列基于激光的元素分析仪可以同时对视场中的多个位置进行元素分析。使用这个多点分析功能和选择多个位置可以提高分析效率,例如,同时分析基材的元素和外来粒子,或者多个外来粒子粘附在同一目标上。

不。无需预处理的元素分析甚至可以用于有涂层、薄膜或电镀的靶材。有了多层分析功能,可以通过连续激光照射钻取目标,不仅可以分析顶部表面,还可以分析后续层,无需进行预处理。