【應用技術】從點到面－全功能的快速成分分析掃描檢測技術

透過成分分析技術可以很方便的判斷物質組成和含量，幫助我們對未知物、未知成分等進行定性定量分析，進而鑑別材質中的特定成分及含量、異物等資訊，因此，廣泛地應用在質量監控、產品配方逆向工程、證明材料不含特定有害物質（例如RoHS檢測）、品質異常原因分析、異物分析及材料鑑定等領域。

其中，針對元素成分的分析，XRF是目前最簡便、分析速度最快、應用也最廣的成分分析技術之一，許多XRF的應用已廣為人知，相關資訊您可以參考我們嘉富億科技之前的電子報，此編主要介紹的內容是針對快速掃描成像技術的應用做更詳細的介紹。

單點測樣元素成分

傳統XRF主要是進行單一點檢測，即使搭配連續進樣的多樣品測試轉盤（如圖一），也只是把多個樣品同時放入儀器中，終究還是必須一個點、一個點的依序檢測；對於單一可分拆的樣品，用這樣單點分析是最適合不過了，然而，若樣品不易拆分、樣品材質不均勻、樣品被少量不良樣品混料、以及欲偵測樣品中的汙染點…等狀況時，單點檢測的方式就不是很適合了。此時，具有元素成像掃描功能（Mapping）的XRF絕對是最佳的分析工具。

六價鉻

何謂元素成像掃描技術？

元素成像掃描顧名思義，就是將樣品區分成許多小區塊，影像鏡頭及偵測元件將每一區塊依序進行掃描及偵測，產生依元素分佈的影像（如圖二）。

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元素成像掃描技術的進展與應用

元素成像掃描技術早在二十幾年前就已經發展相當成熟，然而，由於樣品偵測所需要的時間相當長，一個10公分大小的樣品，至少要花十個小時以上才能完成掃描，因此，元素成像掃描應用受到限制。

直至近幾年，隨著半導體偵測元件以及電腦影像技術的快速發展，同樣一個10公分大小的樣品，只要五到十分鐘，就可以得到解析度相當高的元素成像分佈圖，檢測時間大幅縮短；不僅如此，元素成像分佈圖還可以直接和實際樣品進行成像堆疊，直接標示出元素在實際樣品的分佈位置，在不破壞樣品的情況下，直接找出有問題的零件。

以Hitachi 的EA6000VX機型為例，與傳統儀器相比，檢測速度和金屬污染物識別的時間要短得多，憑藉其高速測繪功能，能夠檢測和定位幾十微米尺寸範圍內的小金屬污染物，測量範圍很廣（最大為250毫米×200 毫米），還可以檢測出樹脂等有機物質中所含的少量或微量污染物（如圖三）。

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結合X光透視掃描與成像技術的最新XRF

日本Hitachi開發了一種新的元素檢測技術，結合X射線透射方法後，大大縮短了成像時間，它不僅是一台X射線螢光分析儀（XRF），同時將X射線成像裝置和光學顯微鏡結合到一個系統中，可以執行元素位置的螢光X射線元素成像和自動元素識別，操作員只需簡單地放置樣品直接進行測量，儀器就能提供自動標定鑑識元素成分、影像、含量分佈的結果，實現高效的工作和高檢測吞吐量的強大功能。

傳統的X射線CT系統需要大約 10 小時，才能檢測到250 × 200毫米（約 B4 尺寸）電池電極板中直徑為20微米的金屬顆粒，結合X射線透射功能的EA8000VX，檢測時間可縮短至 3 至 10 分鐘，比傳統時間縮短 100 多倍。

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以圖四為例，將250X200釐米大小的電池電極材料放置在EA8000VX的樣品移動平台上，經由X光透視掃功能，三至十分鐘即可得到X光透視影像圖，利用光學顯微放大功能可直接顯示汙染或異常位置的影像，透過儀器上的掃描成像功能，能同步自動標定汙染元素的種類及位置，在此樣品中可發現6個尺寸大於20微米含鐵汙染物，以及41個含銅汙染物。

應用建議

如同前述說明，成分分析方式從單一點的檢測，延展到面的掃描檢測，從單點的成分，擴展到元素的分布，具有元素成像掃描功能的XRF在成分分析的應用上，不僅功能更強大，能提供的分析資訊更快更即時。

以EA6000VX為例，不僅具備標準型XRF基本功能外，而且是擴充並最大化了XRF多種功能的高階型設備。因此，此款設備非常適合具有多重分析需求的客戶群，例如由多種零件組合而成的PCBA，透過EA6000VX即可達成：