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用二合一解决方案进行清洁度分析

用光学显微镜分析颗粒,同时用LIBS探索成分

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在本文中,我们研究了如何利用二合一材料分析解决方案,并结合光学显微镜和激光诱导击穿光谱(LIBS)开展整体高效、经济的清洁度分析工作。技术清洁度会显著影响汽车和电子行业的产品质量和可靠性。二合一激光材料分析解决方案能同时提供颗粒图像和成分数据,因此可缩短清洁度分析的时间。此外,颗粒污染源也更易于清除。

介绍

在汽车和运输、电子、药品以及医疗器械行业,产品及其组件的性能和使用寿命很容易受到污染物的影响。产品中的各种外来物会导致各种损害,取决于其颗粒的物理性质(形状、硬度等)。因此这些行业通常都对技术清洁度设有国际和区域标准也就不足为奇了,比如汽车行业的VDA 19和ISO 16232标准[1-3]。每一年,这些清洁度标准都会更加严格,公差在不断变小。

清洁度分析的工作流程涉及多种仪器设备,从颗粒提取到自动颗粒特性鉴定和分类,取决于特定产品的用户需求。一般说来,颗粒特性鉴定普遍采用光学成像方法[4-9]。而为了更加方便地确定污染源,颗粒的快速化学/元素分析则更有优势。

二合一解决方案,比如徕卡显微系统DM6 M LIBS材料分析解决方案(参见图1)[10,11],结合了光学显微镜(视觉分析)和激光诱导击穿光谱(LIBS)(化学分析)。为高效完成清洁度分析,大家对二合一激光材料分析解决方案相较于扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱(EDS)等其他方式的优势进行了讨论。

LIBS是什么?

LIBS是激光诱导击穿光谱的缩写。LIBS的基本原理和操作已在之前的报告中说明[11]

高效找出并消除污染源

改善技术清洁度的终极目标是找出并消除污染源。二合一解决方案简化了清洁度分析工作流程,便于以更少的时间和精力找出污染源。

不同于SEM/EDS分析,2合1解决方案时具备以下优点:

  • 无需制备样品;
  • 无需在设备间转移样品;
  • 无需将重点转移到过滤器并对系统进行调整;
  •  
  • 不用浪费时间等待真空环境(分析始终在大气条件下在空气中进行)
  •  
  • 下方的图2对比了使用二合一解决方案和SEM/EDS进行清洁度分析工作流程的差异。

清洁度分析工作流程二合一解决方案 vs 光镜+电镜

二合一解决方案:颗粒成像和成分分析

下方图3展示了使用徕卡显微系统的DM6 M LIBS解决方案对过滤器上的颗粒进行视觉和化学分析的示例。

高效的整体技术清洁度工作流程

在整体清洁度工作流程中,通常要用到来自不同供应商的多种仪器设备进行颗粒提取和分析。从颗粒提取到分析的整个工作流程使用“单一来源”的清洁度解决方案会更加方便。

徕卡显微系统和Pall携手为汽车和运输行业提供了一项独特的整体清洁度解决方案[12]。下方图4展示了使用Pall的清洗柜和徕卡显微系统的DM6 M LIBS二合一解决方案的整体清洁度工作流程。

整体解决方案的优势是更易于实现清洁度分析的最终目标:

  • 确定颗粒导致损害的可能性,
  • 对于可能严重威胁产品性能和使用寿命的颗粒,找出并消除污染源。

小结

本文介绍了将光学显微镜和激光诱导击穿光谱(LIBS)化学分析相结合、高效进行清洁度分析的二合一材料分析解决方案的优势。

清洁度分析对于多个行业和领域的多种产品都非常重要,如运输、电子和制药业。通常情况下,用于清洁度分析的时间和预算都是有限的,但取得可靠的结果和保证产品质量始终至关重要。

DM6 M LIBS材料分析系统便是一种二合一解决方案。它仅用一台设备就提供了快速准确的视觉和化学分析,无需样品制备及设备间转移,样品在整个分析期间都处在适宜的环境条件下。与SEM/EDS方法相比,二合一解决方案更便于找出危险颗粒的污染源。用户可利用这些优势快速、准确、经济地进行清洁度分析。

延伸阅读

  1. VDA (German Association of the Automotive Industry), QMC (Quality Management Center), Volume 19, Part 1, Inspection of Technical Cleanliness, Particulate Contamination of Functionally Relevant Automotive Components, 2nd Revised Edition, March 2015.
  2. VDA (German Association of the Automotive Industry), QMC (Quality Management Center), Volume 19, Part 2, Technical cleanliness in assembly, Environment, Logistics, Personnel and Assembly Equipment, 1st edition 2010.
  3. ISO/DIS 16232 Road Vehicles, Cleanliness of components and systems, International Organization for Standardization.
  4. N. Ecke, Free Webinar On-Demand: Basics in Component Cleanliness Analysis, Science Lab.
  5. Y. Holzapfel, J. DeRose, G. Kreck, M. Rochowicz, Cleanliness Analysis in Relation to Particulate Contamination: Microscopy based measurement systems for automated particle analysis, Science Lab.
  6. K. Scheffler, A. Schué, Clean Parts – More Reliable and Longer Lifetime Particle measurement with Leica Cleanliness Expert, Science Lab.
  7. K. Pingel, N. Ecke, Key Factors for Efficient Cleanliness Analysis, Science Lab.
  8. A. Schué, M. Härtel, Technical Cleanliness in the Production of Automotive Components: Residual Dirt Analysis in Real-world Applications, Science Lab.
  9. Cleanliness Expert Quality Assurance Software for Manufacturing, Product Page, Leica Microsystems.
  10. DM6 M LIBS Material Analysis Solution, Product Page, Leica Microsystems.
  11. J. DeRose, K. Scheffler, See the Structure with Microscopy - Know the Composition with Laser Spectroscopy: Rapid, Complete Materials Analysis with a 2-Methods-In-1 Solution.
  12. N. Ecke, C. Goasdoué, Free Webinar On-Demand: New Cleanliness Workflow from Leica and Pall, Science Lab, 2017, Leica Microsystems.

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