用二合一解決方案進行清潔度分析

作者
Jim DeRose
科學作家
徠卡顯微系統，瑞士
Kay Scheffler
產品經理
徠卡顯微系統，德國
摘要
本報告說明了將光學顯微鏡和激光誘導擊穿光譜（LIBS）化學分析相結合的二合一材料分析解決方案為何能夠更加高效經濟地進行技術清潔度分析。清潔度分析有助于在眾多行業確保產品的質量和可靠性，例如汽車和運輸。因為能同時獲得顆粒圖像和成分數據，二合一解決方案可大幅減少清潔度分析工作流程的成本和時間。同時取得目視和化學數據更易于確定污染源。
整個分析工作流程比掃描電子顯微鏡(SEM)等其他方式更加快速，因為：
>無需樣本制備：
>無需將樣本轉移到其他設備；
>過濾樣本始終在大氣條件下在空氣中進行分析。
二合一解決方案可提供待分析顆粒的目視和化學數據，能夠在更短時間內為生產、質量控制和故障分析的進一步行動作出合理決策。

簡介
在汽車和運輸、微電子、藥品以及醫療器械行業，產品及其組件的性能和使用壽命很容易受到污染物的影響。產品中的各種外來物會導致各種損害，取決于其顆粒的物理性質（形狀、硬度等）。因此這些行業通常都對技術清潔度設有國際和區域標準也就不足為奇了，比如汽車行業的VDA 19和ISO 16232標準[1-3]。每一年，這些清潔度標準都會更加嚴格，公差在不斷變小。
清潔度分析的工作流程涉及多種儀器設備，從顆粒提取到自動顆粒特性鑒定和分類，取決于特定產品的需求。一般說來，顆粒特性鑒定普遍采用光學成像方法[4-9]。為了更加方便地確定污染源，對顆粒進行快速化學/元素分析則更有優勢。
二合一解決方案，比如徠卡顯微系統DM6 M LIBS材料分析解決方案（參見圖1）[10,11]，結合了光學顯微鏡（目視分析）和激光誘導擊穿光譜（LIBS）（化學分析）。為實現高效的清潔度分析，大家對二合一解決方案相較于掃描電子顯微鏡(SEM)和能量色散譜（EDS）等其他方式的優勢進行了討論。

LIBS是什么？
LIBS是激光誘導擊穿光譜的縮寫。LIBS的基本原理和操作已在之前的報告中說明[11]。
更易于找到并消除污染源
對于技術清潔度，最終目標是找到并消除污染源。因為簡化了清潔度分析工作流程，二合一解決方案能夠以更少的時間和精力確定污染源。
與掃描電子顯微鏡(SEM)和能量色散譜（EDS）分析不同，該解決方案：
>無需樣本制備；
>無需將樣本從一個設備轉移到另一個；
>無需將重點轉移到過濾器并對系統進行調整；
>不用浪費時間等待真空環境（分析始終在大氣條件下在空氣中進行）
下方的圖2對比了使用二合一解決方案和SEM/EDS進行清潔度分析工作流程的區別。
清潔度分析工作流程二合一解決方案與光學+電子顯微鏡

圖2：使用DM6 M LIBS系統這樣將光學顯微鏡（OM）和LIBS相結合的二合一解決方案能夠更快找出污染源。
二合一解決方案：顆粒成像和成分分析
下方的圖3顯示了使用徠卡顯微系統的DM6 M LIBS解決方案對過濾器上的顆粒進行目視和化學分析的示例。

圖3：使用DM6 M LIBS二合一解決方案進行清潔度分析：A)對過濾器上的一個顆粒進行檢測、計算和測量；B)如果顆粒為金屬，使用適當的光學對比法可以看到顆粒的反射；C)使用LIBS，對過濾器上檢測到的顆粒進行激光打靶（紅十字準星）；D)LIBS的元素譜清楚顯示顆粒的成分是鋁（Al）。
2-高效的整體清潔度工作流程
在整體清潔度工作流程中，通常要用到來自不同供應商的多種儀器設備進行顆粒提取和分析。從顆粒提取到分析的整個工作流程使用“單一來源"的清潔度解決方案會更加方便。徠卡顯微系統和Pall就攜手為汽車和運輸行業提供了這樣一個*的整體清潔度解決方案。  使用Pall的清洗柜和徠卡顯微系統的DM6 M LIBS二合一解決方案的整體清潔度工作流程請見下方的圖4。
整體解決方案的優勢是更易于實現清潔度分析的最終目標：
>確定顆粒導致損害的可能性，
>對于可能嚴重威脅產品性能和使用壽命的顆粒，找出并消除污染源。

圖4：用于汽車行業、遵守VDA19的高效整體清潔度工作流程：從提取并保存過濾器上的顆粒（Pall的清洗柜）到目視和化學分析（徠卡顯微系統的DM6 M LIBS二合一解決方案）。目標是更加快速地找出危險顆粒的來源并加以清除。

結語
本文介紹了將光學顯微鏡和激光誘導擊穿光譜（LIBS）化學分析相結合、可高效進行清潔度分析的二合一材料分析解決方案的優勢。
清潔度分析對于多個行業和領域的多種產品都非常重要，比如運輸、電子和制藥。一般說來用于清潔度分析的時間和預算都是有限的，但取得可靠的結果和保證產品質量始終是關鍵。
徠卡顯微系統的DM6 M LIBS材料分析解決方案是二合一解決方案之一，它僅用一臺設備就提供了快速準確的目視和化學分析，無需樣本制備及設備間的轉移，樣本在整個分析期間都處在環境條件之下。與SEM/EDS方法相比，二合一解決方案能夠更加方便地找出危險顆粒的污染源。這些優勢讓用戶可以快速準確并更加經濟地進行清潔度分析。

綁定產品：DM6 M LIBS

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