PowerPoint プレゼンテーション

Transcription

1 新 技 術 説 明 会 EDX 分 析 必 見! 進 化 し 続 けるEDX 分 析 <アプリケーション 新 相 分 析 ソフトによる 分 析 事 例 をご 紹 介 > 株 式 会 社 堀 場 製 作 所

2 エネルギー 分 散 型 X 線 分 析 装 置 (EDX) EDX 検 出 器 の 進 歩 エネルギー 分 散 型 X 線 分 析 法 Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (Li) 検 出 器 シリコンドリフト 検 出 器 (SDD) 大 面 積 シリコンドリフト 検 出 器 (SDD) 1970 年 ~ 2005 年 ~ 現 在 X 線 処 理 スピード SDD 高 速 X 線 処 理 分 析 スピード 向 上 検 出 素 子 の 大 面 積 化 大 面 積 SDD 高 速 分 析 低 加 速 電 圧 高 倍 率 分 析 が 可 能 に! (Li) 検 出 器 SEM: 日 立 ハイテクノロジーズ 製 SU8220 EDX:X-Max N 150 検 出 素 子 面 積 X 線 マッピング 機 能 の 進 歩 目 次 RI Map (1970 年 ~) スペクトルマップ (2000 年 ~) TruMap ( 現 在 ) 指 定 元 素 のピークカウントのみを 収 集 指 定 元 素 以 外 の 情 報 は 得 られない Cr-Ka 各 ピクセルでスペクトルを 収 集 全 元 素 情 報 が 得 られる Energy 各 スペクトルのバッググランド 処 理 ピーク 分 離 をリアルタイムに 実 施 バッググランドやピークオーバー ラップの 影 響 を 排 除 したマップが 得 られる PbS Ⅰ Ⅱ シリコンドリフト 検 出 器 (SDD)の 原 理 と 特 長 大 面 積 SDD X-Max N の 特 長 とアプリケーション y x y x 自 動 相 分 析 各 ピクセルの 元 素 情 報 に 基 づき 各 ピクセルを 相 ごとに 分 類 S-Kα Pb-Mα Ⅲ 自 動 相 分 析 の 特 長 とアプリケーション Ⅳ X-Max N 150と 自 動 相 分 析 のアプリケーション リアルタイムに が 得 られる SDD 素 子 SDDの 動 作 原 理 構 造 (SDD: licon Drift Detector) 同 心 円 状 の 電 極 構 造 により 内 部 電 場 を 中 心 部 の 電 荷 収 集 電 極 に 集 中 特 徴 静 電 容 量 が 非 常 に 小 さい 短 い 時 定 数 でも 分 解 能 が 良 い 高 計 数 率 の 信 号 取 込 可 能 検 出 素 子 の 大 面 積 化 が 可 能 高 温 (~-10 )でも 動 作 可 能 ペルチェで 冷 却 ( 液 体 窒 素 レス 動 作 ) X 線 電 子 正 孔 P 層 I 層 N 層 SDD 検 出 素 子 +FET+ぺルチェ 素 子 SDD 検 出 素 子 構 造 図 (Li) 検 出 素 子 構 造 図 1

3 大 面 積 SDD 検 出 器 X-Max N の 特 長 大 面 積 SDD 高 エネルギー 分 解 能 同 一 条 件 における 各 素 子 のスペクトル 比 較 すべての 素 子 面 積 で 同 一 のエネルギー 分 解 能 を 実 現 Mnスペクトル 比 較 試 料 :Mn 大 面 積 SDD ( 有 効 素 子 面 積 20mm 2 50mm 2 80mm 2 150mm 2 ) 高 エネルギー 分 解 能 すべての 素 子 においてMn 分 解 能 127eVを 保 障! ( mm 2 は124eV 仕 様 あり) 低 エネルギーX 線 の 高 感 度 検 出 X 線 計 数 率 素 子 面 積 に 比 例 し X 線 計 数 率 が 増 加 X 線 エネルギー X-Max N 150の 低 エネルギー 領 域 のスペクトル 高 エネルギー 分 解 能 検 出 器 のメリット K 高 いエネルギー 分 解 能 (Mn-Kα:127eV 124eV(プレミアム)) 分 解 能 の 違 いは 低 エネルギー 領 域 ほど 顕 著 に 現 れる Be-K -L 黒 :127eV 青 :133eV Cu-L Ni-L Zn-L N--L Cu-L Zn-Lの 比 較 エネルギー 分 解 能 (kev) Ni-L:0.853keV Cu-L:0.928keV Mn:5.894keV Zn-L:1.012keV 特 性 X 線 のエネルギー (kev) Mn-Kα 黒 :127eV 青 :133eV Mn-Kの 比 較 Mn-Kβ 低 エネルギーX 線 の Lピークを 検 出 低 加 速 電 圧 による 微 小 部 最 表 面 分 析 に 威 力 を 発 揮 する 目 次 X-Max N のアプリケーション Ⅰ シリコンドリフト 検 出 器 (SDD)の 原 理 と 特 長 Ⅱ 大 面 積 SDD X-Max N の 特 長 とアプリケーション Ⅲ 自 動 相 分 析 の 特 長 とアプリケーション 低 加 速 電 圧 による 高 空 間 分 解 能 の 分 析 低 加 速 電 圧 による 最 表 面 の 分 析 低 ビーム 電 流 による 低 ダメージ 低 コンタミネーションの 分 析 Ⅳ X-Max N 150と 自 動 相 分 析 のアプリケーション 2

4 高 空 間 分 解 能 の 分 析 加 速 電 圧 と 空 間 分 解 能 の 関 係 試 料 : 加 速 電 圧 :5kV 加 速 電 圧 :10kV 加 速 電 圧 :20kV 加 速 電 圧 と 空 間 分 解 能 の 関 係 試 料 :Ni 合 金 x1.0k x20.0k モンテカルロシミュレーション:Ni 高 ~400nm ~1500nm ~4000nm 空 間 分 解 能 低 低 加 速 電 圧 では 高 い 空 間 分 解 能 で 分 析 することが 可 能 加 速 電 圧 :20kV 500nm 加 速 電 圧 :5kV 加 速 電 圧 によるマッピング 像 の 比 較 X-Max N のアプリケーション 加 速 電 圧 :5 20kV 測 定 倍 率 :x20k 測 定 時 間 :5 分 EDX:X-Max80 SEM:SU8000 加 速 電 圧 5kV Cr_L 測 定 倍 率 x1.0k 測 定 倍 率 x20k Ni_L W_M 5kV 5kV 5kV 500nm 5kV 低 加 速 電 圧 による 高 空 間 分 解 能 の 分 析 低 加 速 電 圧 による 最 表 面 の 分 析 低 ビーム 電 流 による 低 ダメージ 低 コンタミネーションの 分 析 Cr_K Ni_K W_M 加 速 電 圧 20kV 20kV 20kV 20kV 500nm 20kV モンテカルロシミュレーションによる 試 料 内 電 子 拡 散 の 様 子 ( 試 料 Ni) 低 加 速 電 圧 高 倍 率 のマッピングをわずか5 分 で 取 得 できた 低 加 速 電 圧 による 最 表 面 分 析 X-Max N 150による 光 触 媒 繊 維 最 表 面 分 析 光 触 媒 繊 維 の 最 表 面 分 析 3kV 1μm 50nm SEM 像 C_K _K スペクトル 加 速 電 圧 :3kV 測 定 時 間 :9 分 : 277eV : 395eV : 523eV エネルギー 差 118eV 128eV 15kV 赤 線 の 領 域 をマッピング 分 析 しました C_K _K 1μm モンテカルロシミュレーションによる 試 料 内 電 子 拡 散 の 様 子 ( 試 料 Ti 2 加 速 電 圧 :3kV 15kV) 試 料 最 表 面 の 状 態 を 確 認 するには 低 加 速 電 圧 が 有 効 加 速 電 圧 3kVで 繊 維 表 面 の 触 媒 の 偏 析 を 確 認 できた 最 表 面 のTi 2 の 分 布 を 明 瞭 に 確 認 3

5 分 解 能 の 違 いが 分 析 結 果 に 与 える 影 響 素 子 面 積 の 違 いが 分 析 結 果 に 与 える 影 響 X-Max N 150 _ エネルギー 分 解 K 能 127eV 素 子 面 積 150mm 2 測 定 時 間 :9 分 X-Max N 150 エネルギー 分 解 能 127eV 素 子 面 積 150mm 2 測 定 時 間 :9 分 エネルギー 分 解 能 の 違 いを 比 較 素 子 面 積 の 違 いを 比 較 エネルギー 分 解 能 129eV 素 子 面 積 10mm 2 測 定 時 間 :130 分 同 一 のX 線 カウントになるように 測 定 時 間 を 設 定 低 エネルギーX 線 のピークがオーバーラップ 素 子 面 積 50mm 2 エネルギー 分 解 能 127eV 測 定 時 間 :9 分 X 線 計 数 率 が 減 少 X-Max N のアプリケーション 電 子 線 照 射 によるEDX 分 析 への 影 響 低 加 速 電 圧 による 高 空 間 分 解 能 の 分 析 低 加 速 電 圧 による 最 表 面 分 析 低 ビーム 電 流 による 低 ダメージ 低 コンタミネーションの 分 析 X-Max N 80を 用 いた 低 ビームダメージ 分 析 X-Max N 80を 用 いた 低 ビームダメージ 分 析 フッ 素 系 樹 脂 ( 無 機 物 含 有 ) 同 一 入 力 計 数 率 にするためにビーム 電 流 を 調 整 X-Max N 80( 低 ヒ ーム 電 流 ) 加 速 電 圧 :15kV ビーム 電 流 :50pA(X-Max80) 測 定 倍 率 :x2.0k 400pA(10mm 2 SDD) 測 定 時 間 :10 分 入 力 計 数 率 :1.5kcps 従 来 SDD 素 子 面 積 10mm2( 高 ヒ ーム 電 流 ) X-Max N 80 従 来 SDD( 素 子 面 積 10mm 2 ) SEM 像 ( 測 定 前 ) SEM 像 ( 測 定 後 ) SEM 像 ( 測 定 前 ) SEM 像 ( 測 定 後 ) SEM 像 ( 測 定 前 ) SEM 像 ( 測 定 後 ) SEM 像 ( 測 定 前 ) SEM 像 ( 測 定 後 ) 黄 線 :マッフ 測 定 前 赤 線 :マッフ 測 定 後 N, 強 度 の 減 少 黄 線 :マッフ 測 定 前 赤 線 :マッフ 測 定 後 F-K F-K C N F Mg C N F Mg X-Max N は 低 ビーム 電 流 で 分 析 可 能 低 ダメージの 分 析 に 威 力 を 発 揮 X-Max N 80の 場 合 低 ビーム 電 流 で 分 析 できるため 形 態 や 組 成 の 変 化 を 大 幅 に 低 減 できた 4

6 目 次 自 動 相 分 析 Ⅰ シリコンドリフト 検 出 器 (SDD)の 原 理 と 特 長 自 動 かつリアルタイムに 相 分 析 を 実 行 Ⅱ 大 面 積 SDD X-Max N の 特 長 とアプリケーション Ⅲ 自 動 相 分 析 の 特 長 とアプリケーション Ⅳ X-Max N 150と 自 動 相 分 析 のアプリケーション 相 分 析 とは ( 花 崗 岩 のマッピング 結 果 ) 試 料 : 花 崗 岩 加 速 電 圧 :15kV 測 定 倍 率 :x100 BSE 像 光 学 顕 微 鏡 写 真 花 崗 岩 は 石 英 長 石 閃 石 など 様 々は 鉱 物 で 構 成 されている 元 素 マップ 結 果 相 分 析 とは ( 花 崗 岩 の 相 分 析 結 果 ) 5 斜 長 石 Na 3 8 Ca の 固 溶 体 Na K Ca 相 分 析 結 果 1 カリ 長 石 K 3 8 Na K K Na Mg Fe 4 斜 長 石 Na 3 8 Ca の 固 溶 体 Na K Ca 3 2 石 英 2 角 閃 石 Ca 2 (Mg,Fe) 4 ( 7 22 )(H) 2 Mg K Fe Ca Ti Fe 相 分 析 は 各 相 の 分 布 を 可 視 化 する 事 ができる 自 動 相 分 析 から 得 られる 情 報 Pbフリーはんだ 接 合 界 面 の 分 析 各 相 の スペクトル 定 量 値 面 積 率 が 得 られる スペクトル 定 量 結 果 面 積 率 SEM 像 Sn P Ni 試 料 :Pbフリーはんだ 接 合 界 面 加 速 電 圧 :10kV 測 定 倍 率 :x3.0k 相 1 相 1 Cu Ag Au 相 2 相 2 1 はんだ リアルタイム 自 動 相 分 析 5 AgSn 合 金 4 Cu 配 線 2 NiCuSn 金 属 間 化 合 物 (Ni rich) 3 NiP 層 6 SnAu 合 金 7 NiCuSn 金 属 間 化 合 物 (Cu リッチ) 8 NiP めっき (P rich) 9 Pd 層 5

7 Pbフリーはんだ 接 合 界 面 の 分 析 Pd 含 有 層 の 膜 厚 の 非 常 に 薄 い 層 を 検 出 膜 厚 ~0.2μm Pd 濃 度 ~2% Pbフリーはんだ 接 合 界 面 の 分 析 Ni スペクトル 比 較 (Pd 含 有 層 /サムスペクトル) Cu Sn 黄 :Pd 含 有 層 のスペクトル 赤 : 分 析 領 域 全 体 のサムスペクトル 質 量 濃 度 (mass%) CuNiSn 金 属 間 化 合 物 ライン 分 析 結 果 NiPメッキ(Pリッチ) NiPメッキ Pd 含 有 相 膜 厚 ~0.2μm Cuメッキ 質 量 濃 度 (mass%) P Cu Ag NiPメッキ Ni Pd Sn Cuメッキ C Sn P Pd Ag Sn Pdのマッピング Pd-L Pd 含 有 層 の Ni 位 置 (μm) 位 置 (μm) 面 積 率 の 小 さな 相 の 検 出 が 可 能 分 析 領 域 全 体 のサムスペクトルで 検 出 できないPd 含 有 層 を 検 出 マッピングでは 見 落 としていた 元 素 を 検 出 できた 相 の 確 認 編 集 機 能 相 の 確 認 編 集 機 能 主 成 分 散 布 図 : 元 素 情 報 を 集 約 した 軸 ( 主 成 分 軸 )で 構 成 される 散 布 図 試 料 :Ni 合 金 測 定 倍 率 :x1k 各 相 の 組 成 的 な 位 置 関 係 が2 次 元 上 に 表 現 できる 第 1 主 成 分 W: 増 加 主 成 分 散 布 図 因 子 負 荷 量 Wリッチ 相 相 の 確 認 編 集 機 能 Cr 減 少 Ni 増 加 第 2 主 成 分 Cr: 増 加 Ni: 減 少 Ni Cr Cr 増 加 Ni 減 少 主 成 分 散 布 図 上 での 相 の 組 成 的 な 位 置 関 係 の 確 認 や 編 集 を 行 う 相 の 確 認 編 集 機 能 目 次 第 1 主 成 分 主 成 分 散 布 図 相 1 Ⅰ シリコンドリフト 検 出 器 (SDD)の 原 理 と 特 長 W: 増 加 相 2 Ⅱ 大 面 積 SDD X-Max N の 特 長 とアプリケーション 第 2 主 成 分 Cr: 増 加 Ni: 減 少 相 3 3 散 布 図 スペクトルより 相 2は 相 3と 組 成 的 に 近 似 している 相 であることがわかる Ⅲ 自 動 相 分 析 の 特 長 とアプリケーション Ⅳ X-Max N 150と 自 動 相 分 析 のアプリケーション 相 2は 電 子 線 の 拡 散 影 響 から 生 じた 相 の 可 能 性 がある 分 析 者 が 散 布 図 上 で 相 の 編 集 が 可 能 6

8 X-Max N 150+ 自 動 相 分 析 のアプリケーション X-Max N 150+ 自 動 相 分 析 のアプリケーション 試 料 :ビタミン 剤 C ビタミン 剤 のマッピング 結 果 N BSE 像 N-K Mg-K 分 析 の 課 題 C Nのスペクトル( 赤 :C 黄 色 :N) 熱 ダメージを 受 けやすい 主 成 分 のでんぷん 中 に ビタミンC ビタミンB たんぱく 質 などの 様 々な 有 機 物 が 含 有 されている たんぱく 質 ビタミンBは Nを 含 有 しNの 検 出 有 無 の 判 断 が 重 要 X-Max N 150と 自 動 相 分 析 でビタミン 中 の 添 加 物 を 分 析 測 定 条 件 加 速 電 圧 7kV 測 定 倍 率 x150 測 定 時 間 :15 分 Cl-K Na-K S-K 軽 元 素 Nの 分 布 を 明 瞭 に 確 認 熱 ダメージの 大 きな 試 料 でもダメージなく 分 析 可 能 ビームダメージの 比 較 X-Max N 150+ 自 動 相 分 析 のアプリケーション 測 定 後 の 試 料 表 面 の 比 較 X-Max N 150 素 子 面 積 50mm 2 ビーム 電 流 :0.4nA ビーム 電 流 :1.2nA ビタミン 剤 の 自 動 相 分 析 結 果 1 炭 水 化 物 (でんぷん) ビタミンC 2 (アスコルビン 酸 Na) 同 一 計 数 率 で 測 定 4 ビタミンB 群 (ビタミンB2,B3,B6,B9,) 3 ステアリン 酸 Mg 電 子 ビーム 照 射 により 試 料 表 面 が 溶 解 1 炭 水 化 物 5 たんぱく 質 (でんぷん) (システイン シスチン) ビタミンC 2 6 スクラロース (アスコルビン 酸 Na) 炭 水 化 物 3 ステアリン 酸 Mg 7 (セルロース) たんぱく 質 5 (システイン シスチン) 6 スクラロース 4 ビタミンB 群 (ビタミンB2,B3,B6,B9) ビタミンB 群 やたんぱく 質 などの 組 成 の 近 い 相 を 判 別 まとめ 大 面 積 SDD 検 出 器 X-Max N 大 面 積 SDD + 高 エネルギー 分 解 能 高 倍 率 最 表 面 の 分 析 や 低 ダメージの 分 析 に 威 力 を 発 揮 する 自 動 相 分 析 ソフトウェア 自 動 かつリアルタイムに 相 分 析 を 実 施 できる 組 成 が 近 い 相 や 面 積 率 の 低 い 相 微 量 元 素 を 含 む 相 の 検 出 が 可 能 である HRIBA, Ltd. l Right Reserved 無 断 転 載 複 写 複 製 について 本 資 料 の 内 容 の 一 部 あるいは 全 部 を 当 社 の 許 可 なく 無 断 で 転 載 したり 変 更 したりすることは 固 くお 断 りします