การวิเคราะห์พื้นผิวคืออะไร?

การวิเคราะห์พื้นผิวคืออะไร
ประเภทและคุณสมบัติของเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว
ความแตกต่างของพื้นที่/ความลึกในการวิเคราะห์ตามเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว
ความแตกต่างในหลักการและสัญญาณการตรวจจับของเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว
ประเด็นในการเลือกวิธีวิเคราะห์พื้นผิว
ตัวอย่างการวิเคราะห์พื้นผิว
สรุป
ดาวน์โหลดแคตตาล็อก

การวิเคราะห์พื้นผิวเป็นเทคนิคการวิเคราะห์เพื่ออธิบายองค์ประกอบของธาตุ สถานะทางเคมี และโครงสร้างจุลภาคจากชั้นพื้นผิวของวัสดุ (หลายนาโนเมตรถึงหลายไมโครเมตร)
เนื่องจากปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การกัดกร่อน การสึกหรอ การยึดเกาะ และปฏิกิริยาที่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือเกิดขึ้นบนพื้นผิวเป็นหลัก การวิเคราะห์พื้นผิวจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประเมินวัสดุ การควบคุมคุณภาพ และการวิเคราะห์ความล้มเหลว

สำหรับการวิเคราะห์ จำเป็นต้องเลือกวิธีการที่เหมาะสมที่สุดตามสถานะของตัวอย่าง (จุดเป้าหมาย ขนาด วัสดุ ฯลฯ) และวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์

เราต้องการทราบข้อมูลอะไรบ้าง? ตัวอย่างมีวัสดุอะไรบ้าง?
ข้อมูลที่เราต้องการทราบมีขอบเขตแค่ไหน ลึกแค่ไหน?
ละลายน้ำได้ไหม? ทำปฏิกิริยากับตัวทำละลายได้ไหม? ต้องมีการเตรียมพื้นผิวก่อนใช้งานไหม?

การเลือกวิธีวิเคราะห์ให้เหมาะสมกับจุดประสงค์ถือเป็นสิ่งสำคัญ

แหล่งกำเนิดการกระตุ้นและสัญญาณการตรวจจับ

ประเภทและคุณสมบัติของเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว

ภาพด้านล่างแสดงการเปรียบเทียบวิธีการวิเคราะห์พื้นผิวทั่วไปจากมุมมองต่างๆ เช่น แหล่งกำเนิดการกระตุ้น สัญญาณการตรวจจับ ความสามารถในการวิเคราะห์เชิงปริมาณ สถานะทางเคมีที่สามารถวิเคราะห์ได้หรือไม่ ความไว การใช้งานฉนวน และความสามารถในการวิเคราะห์ทิศทางความลึก สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจคุณสมบัติของแต่ละวิธีและเลือกวิธีการวิเคราะห์ที่เหมาะสมกับวัตถุประสงค์

วิธีวิเคราะห์	อีพีเอ็มเอ (WDS)/SXES/EDS	AES	XPS	XRF	ซิมส์
แหล่งกระตุ้น	ลำแสงอิเล็กตรอน	ลำแสงอิเล็กตรอน	รังสีเอกซ์	รังสีเอกซ์	ไอออน
สัญญาณ	ลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์	สว่านอิเล็กตรอน	โฟโตอิเล็กตรอน	รังสีเอกซ์เรืองแสง	ไอออนรอง
องค์ประกอบที่ตรวจจับได้	เป็น ~ (WDS, EDS) Li (SXES, Windowless EDS)	หลี่ ~	หลี่ ~	ซี ~	H~
การวิเคราะห์เชิงปริมาณ	○	○	○	○	×
สถานะทางเคมี	△	○	○	×	สารประกอบอินทรีย์
ความลึกในการตรวจจับ	หลาย µm	หลายนาโนเมตร	หลายนาโนเมตร	หลายมิลลิเมตร	หลายนาโนเมตร
ความไว	หลายสิบ ppm (ความเข้มข้นของมวล)	หลายพัน ppm (ความเข้มข้นของอะตอม)	หลายพัน ppm (ความเข้มข้นของอะตอม)	หลายสิบ ppm (ความเข้มข้นของมวล)	หลาย ppm (ความเข้มข้นของอะตอม)
ฉนวน	○ (การเคลือบตัวนำไฟฟ้า)	△	○	○	○
การวิเคราะห์เชิงลึก	△	○	○	×	○
ความแข็งแรง	การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ การวิเคราะห์เชิงปริมาณ การวิเคราะห์พื้นที่กว้าง ~ พื้นที่ไมโคร	การวิเคราะห์พื้นที่ไมโคร การวิเคราะห์สถานะพันธะเคมี การวิเคราะห์โปรไฟล์ความลึก	การวิเคราะห์ฉนวน การวิเคราะห์สถานะพันธะเคมี การวิเคราะห์โปรไฟล์ความลึก	การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ การวิเคราะห์ฟิล์มบาง การวิเคราะห์ธาตุติดตาม	การวิเคราะห์สารอินทรีย์ การวิเคราะห์ธาตุติดตาม
ชาเลนจ์ ของคุณ	การวิเคราะห์สถานะพันธะเคมี (แข็งแกร่งที่ SXES) การวิเคราะห์สารอินทรีย์	การวิเคราะห์พื้นที่กว้าง การวิเคราะห์ฉนวน การวิเคราะห์สารอินทรีย์	การวิเคราะห์พื้นที่ไมโคร การวิเคราะห์ธาตุติดตาม	การวิเคราะห์พื้นที่ไมโคร	การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ การวิเคราะห์เชิงปริมาณ

ในคอลัมน์นี้ เราจะอธิบายเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวที่ JEOL นำเสนอ เช่น XPS (photoelectron spectrometer), AES (Auger microprobe), XRF (X-ray Fluorescence Spectrometer), EPMA (Electron Probe Microanalyzer) พร้อมด้วย *wavelength-dispersive X-ray spectrometer มาตรฐาน, SEM+EDS (Scanning Electron Microscope+Energy Dispersive X-ray Spectrometer) และ SXES (soft X-ray emission spectrometer) ที่สามารถติดตั้งกับ EPMA (WDS) และ SEM ได้
เราอธิบายกลไกแต่ละอย่างอย่างชัดเจน จุดแข็งและจุดอ่อนในการวิเคราะห์ และประเด็นสำคัญในการเลือกเครื่องมือ

เครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิวโดย JEOL

JPS-9030 โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตรมิเตอร์

JAMP-9510F สว่านเจาะกระแทกภาคสนาม Microprobe

JXA-iHP200F Field Emission Electron Probe เครื่องวิเคราะห์ไมโครวิเคราะห์ (FE-EPMA)

JSX-1000S เอ็กซ์เรย์เรืองแสงสเปกโตรมิเตอร์ (XRF)

ความแตกต่างของพื้นที่/ความลึกในการวิเคราะห์ตามเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว

XRF ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ธาตุได้ในบริเวณที่ลึกที่สุดและกว้างที่สุด เหมาะสำหรับการทำความเข้าใจองค์ประกอบโดยเฉลี่ยของวัสดุทั้งหมด และใช้ในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ/เชิงปริมาณในมุมมองที่กว้าง

ในทางกลับกัน SEM + EDS และ EPMA (WDS) สามารถตรวจสอบการกระจายตัวของธาตุในพื้นที่ได้โดยการตรวจจับรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นในพื้นที่ประมาณหลายไมโครเมตร SEM + EDS ช่วยให้สามารถประเมินสัณฐานวิทยาและการวิเคราะห์ธาตุได้พร้อมกัน ขณะที่ EPMA ให้ความสามารถที่เหนือกว่าในการวิเคราะห์เชิงปริมาณและการวิเคราะห์พื้นที่ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

สเปกโตรมิเตอร์เอ็กซ์เรย์แบบอ่อน (SXES)

Soft X-Ray Emission Spectrometer (SXES) เป็นเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูงพิเศษที่ประกอบด้วยระบบกระจายแสงแบบกริดที่พัฒนาขึ้นใหม่และกล้อง CCD รังสีเอกซ์ที่มีความไวสูง
ในลักษณะเดียวกับ EDS สามารถตรวจจับแบบขนานได้ และสามารถวิเคราะห์ความละเอียดพลังงานสูงสุด 0.3 eV (ขอบเฟอร์มี มาตรฐาน Al-L) ได้ ซึ่งเหนือกว่าความละเอียดพลังงานของ WDS

ดูรายละเอียด

ยิ่งไปกว่านั้น AES และ XPS ยังช่วยให้สามารถรับสัญญาณจากชั้นผิวที่ตื้นมากซึ่งมีความลึกประมาณหลายนาโนเมตร เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประเมินสถานะทางเคมีของชั้นผิว เช่น กระบวนการผิว การปนเปื้อน และสถานะออกซิเดชัน

ดังนั้น การตรวจสอบพื้นผิวสุดขั้วในระดับนาโนเมตร AES หรือ XPS จึงเหมาะสม สำหรับการวิเคราะห์เฉพาะที่ในระดับไมโครเมตร การใช้ SEM ร่วมกับ EDS หรือ EPMA ถือเป็นวิธีที่เหมาะสม หากเป้าหมายเป็นพื้นที่กว้างในระดับมิลลิเมตร XRF ถือเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด เครื่องมือที่เหมาะสมจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความลึกที่ต้องการในการวิเคราะห์และขนาดของขอบเขตการมองเห็น

ความแตกต่างในหลักการและสัญญาณการตรวจจับของเครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว

ดังที่แสดงด้านล่าง เครื่องมือแต่ละชนิดมีแหล่งกำเนิดการกระตุ้น (หัววัดเหตุการณ์) และสัญญาณการตรวจจับที่แตกต่างกัน และข้อมูลที่ได้ก็จะแตกต่างกันไปตามคุณลักษณะของเครื่องมือแต่ละชนิด

โปรดตรวจสอบหลักการของแต่ละเครื่องมือดังต่อไปนี้

โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตรมิเตอร์ (ESCA) สเปกโตรสโคปีอิเล็กตรอนออเจอร์ (AES) เครื่องวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอน (EPMA)

เอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์เรืองแสงแบบกระจายพลังงาน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)

ประเด็นในการเลือกวิธีวิเคราะห์พื้นผิว

ในการวิเคราะห์พื้นผิว การเลือกเทคนิคที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของตัวอย่างและวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์เป็นสิ่งสำคัญ สำหรับตัวอย่างที่ไวต่อสภาวะสุญญากาศ เช่น ตัวอย่างทางชีวภาพหรือของเหลว วิธีการอย่าง XRF ซึ่งสามารถดำเนินการภายใต้ความดันบรรยากาศ หรือ SEM ที่มีโหมดสุญญากาศต่ำ ถือเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ หากตัวอย่างสามารถทนต่อสภาวะสุญญากาศได้ อาจพิจารณาใช้เทคนิคที่มีความไวและความละเอียดสูงกว่า เช่น XPS, AES หรือ EPMA ก็ได้
หัวข้อนี้จะแนะนำวิธีการวิเคราะห์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละวัตถุประสงค์ พร้อมทั้งภาพประกอบ

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ/เชิงปริมาณ

การวิเคราะห์พื้นที่

การวิเคราะห์สถานะ

ตัวอย่างการวิเคราะห์พื้นผิว

หัวข้อนี้จะแนะนำตัวอย่างการใช้งานเฉพาะโดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์พื้นผิว เช่น XPS, AES และ EPMA

สรุป

การวิเคราะห์พื้นผิวเป็นเทคนิคหนึ่งในการหาข้อมูลสำคัญที่นำไปสู่ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของเครื่องมือ บทความนี้จะอธิบายเคล็ดลับในการเลือกเครื่องมือ โดยอธิบายคุณลักษณะของวิธีการวิเคราะห์ทั่วไปและจุดที่เลือก ความแข็งแกร่งของแต่ละเครื่องมือ และตัวอย่างการใช้งานที่เป็นรูปธรรม

บริษัท JEOL Ltd. มีกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่สามารถตอบสนองความต้องการที่หลากหลายได้ตั้งแต่ผู้เริ่มต้นจนถึงนักวิจัย และสามารถใช้งานได้ด้วยการสนับสนุนตั้งแต่การแนะนำจนถึงการใช้งาน
หากมีคำถามเกี่ยวกับการวิเคราะห์พื้นผิวและการสอบถามเกี่ยวกับการเลือกเครื่องมือ โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

ดาวน์โหลดแคตตาล็อก

JPS-9030 โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตรมิเตอร์ (XPS)

JAMP-9510F สว่านเจาะกระแทกภาคสนาม Microprobe

เครื่องวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอน JXA-iHP200F/JXA-iSP100

JSX-1000S เอ็กซ์เรย์เรืองแสงสเปกโตรมิเตอร์ (XRF)

กลับไปด้านบนคอลัมน์

บริษัท จอล จำกัด

นับตั้งแต่ก่อตั้งในปีพ.ศ. 1949 JEOL มุ่งมั่นที่จะพัฒนาเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์และมาตรวิทยา อุปกรณ์อุตสาหกรรม และการแพทย์ที่ล้ำสมัย
ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ของเรามีการใช้งานทั่วโลก และเราได้รับการยกย่องอย่างสูงว่าเป็นบริษัทระดับโลกอย่างแท้จริง
เรามุ่งมั่นที่จะเป็น 'บริษัทเฉพาะกลุ่มชั้นนำที่สนับสนุนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั่วโลก' และจะตอบสนองต่อความต้องการที่ซับซ้อนและหลากหลายมากขึ้นของลูกค้าของเราอย่างแม่นยำต่อไป

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทั่วไป

เครื่องวัดสเปกตรัมเรโซแนนซ์แม่เหล็กทั่วไป

สเปกโตรมิเตอร์มวลทั่วไป

การวิเคราะห์พื้นผิวคืออะไร?

การวิเคราะห์พื้นผิวคืออะไร?