成分分析

材料成分分析

目的：

材料成分、特性与结构往往主宰着宏观世界里的物质特征，因此在新技术开发阶段或是失效分析领域中材料分析都扮演者重要的地位。

服务领域：

金属材料成分分析

高分子材料成分分析

相关设备：

气相色谱-质谱分析法(GC/MS)

电感耦合等离子体发射光谱仪/质谱仪(ICP-OES/MS)

傅里叶转换红外线光谱术(FTIR)

HPLC

AAS

IC

LC-MS-MS

火花直读光谱

碳硫分析仪

气相色谱-质谱分析法(GC/MS)

GC/MS 识别挥发性和半挥发性的化合物并用温控气相色谱仪把它们分为独立的成分。在此过程中, 一个样品被注入色谱仪(或者它可能来自另一个采样器件)并经过层析柱，当它以不同的速率通过时把混合物分为独立成份, 结果是对组成成分的定量分析以及各成分的质谱分析。因为化合物的形式千变万化, 他们往往不能由某一特定的方法分析。

∙ 动态顶空分析(HSA),主要用来分析母体上的挥发性化合物，它们不能被直接注入气相色谱仪，包括聚合物、电子元件、晶圆、医疗器械、周围环境下的样品都不适合直接注入。在动态顶空分析中， 样品放入一个封闭容器中在指定时间下加热到指定的温度。然后用GC/MS 分析除过气的化合物。

∙ 高温分解非挥发性有机化合物，如木材、纸张或聚合物。使用这项技术，样品被快速加热到750ºC 或者更高，以便把它分解成更小更具挥发性的碎片。高温分解被频繁用于检测添加剂的材料，如增塑剂、抗氧化剂、阻燃剂、紫外线稳定剂或者是应用于布料样品的胶料处理。

∙ 固体探测是一种挥发性技术,把非挥发性样品放置在质谱仪离子源附近的真空环境下，随着分子在加热期间的挥发，它们不断地进入质谱仪的离子源被电离，类似于GC/MS 的技术水准。这种技术的缺点是没有分离步骤。

GC/MS 分析的理想用途

GC/MS 分析的相关产业

∙ 识别并量化混合物中的挥发性有机化合物 ∙ 除气研究 ∙ 残留溶剂测试 ∙ 液体或气体注入 ∙ 鉴定塑料萃取物

∙

鉴定半导体晶圆上的污染物（热脱附）

∙ 生物医学(主要) ∙ 电子(主要) ∙ 航空航天 ∙ 汽车

∙ 化合物半导体 ∙ 数据存储 ∙ 防卫 ∙ 显示器 ∙ 工业产品 ∙ 照明 ∙

光子学 ∙ 聚合物 ∙ 半导体

∙ 太阳能光伏发电 ∙

电信

GC/MS 分析的优势 GC/MS 分析的局限性

∙ 通过分离复杂混合物识别有机成份 ∙ 定量分析

∙

有机污染物痕量级测定(液体，低于mid-ppb 水平，固体，低毫微克水平 (动态顶空分析)

∙ 样品必须是挥发性或是可以进行衍生

∙

如果样品无挥发性的(比如在顶部空间，高温分解或直接探测的情况下)那么分析材料必须是挥发性的

电感耦合等离子体发射光谱仪/质谱仪(ICP-OES/MS)

电感耦合等离子体发射光谱仪因为试样是以液体的形式被分析所以也被称作“湿”试样法。

在等离子发射光谱仪中（OES ）,试样溶液被引入到电感耦合氩等离子体（ICP ）的中心，那里的温度大约为8000°C 。在如此高的温度下，所有的元素都会热激发并发射特征波长的光。光谱仪收集这些光并传递给能够将这些光转化为成份波长光谱的衍射光栅。在光谱仪中，依据波长被收集的衍射光谱被放大以便于对其强度测量，进而转化为相比于校正标准的元素成分。

在等离子质谱仪中（MS ），电感耦合氩等离子体（ICP ）再次被用于所分析元素的激发源。然而相比于发射光谱仪（OES ）, ICP-MS 中的等离子体被用于产生被引入质谱分析器中的离子，这些离子随后依据其质核比被分离并收集，那么就能识别和测量未知试样的组分。ICP-MS 为大范围元素分析提供了非常高的灵敏度。

ICP-OES/MS 分析的理想用途 ICP-OES/MS 分析的相关工业应用

∙ 可对大量、少量或者微量组分的体相定量测量分析 ∙ 可用于宽范围材料的大量和少量组分的高准确性的确定

∙

用于质量和过程控制

∙ 航空领域 ∙ 溅射靶材 ∙ 化学 ∙ 合金生产 ∙ 食物和饮料 ∙ 地质 ∙ 制药

∙

环境水、废水、处理水

ICP-OES/MS 分析的优点 ICP-OES/MS 分析的局限性

∙ 在同一试样中能够同时确定很多元素（理论上可达70种）

∙ 有用的工作范围可以超过几个数量级

∙ 设备适宜于自动控制，因此可提高准确度、精度和生产量

∙

ICP OES 和MS 技术的结合使用对于确定高准确度和精度的从主要组分到很好的探测极限（典型的低于十亿分之一）的超大范围元素非常有力

∙ 发射光谱复杂，并且如果被分析元素的波长和其他元素的非常接近可能会有内部元素干涉

∙

质谱分析中在确定某些元素时共有的基体元素和其他的分子核素会产生干涉，其中一些双电荷或分子离子会有量化的困难

∙

为了溶解要分析的元素，被分析的试样必须能在分析前被溶解

傅里叶转换红外线光谱术(FTIR)

FTIR 提供关于化学键和分子结构的详细信息，使它有益于有机材料和某些无机材料的分析。化学键以特有的频率振动，当接触到红外线辐射时，它们以与振动模式相匹配的频率吸收红外线。作为频率的函数测量辐射吸收得到用于识别官能团和化合物的光谱。

主要使用FTIR 帮助我们的客户识别和分析材料以及污染物。例如， 我们与您一同测定是否器件中的元件被污染。如果是，我们可以用FTIR 帮您识别污染物是什么，这样您可以清除污染源。

FTIR 分析的理想用途

FTIR 分析的相关产业

∙ 污染物分析中识别有机化合物的分子结构 ∙ 识别有机颗粒、粉末、薄膜及液体（材料识别） ∙ 量化硅中氧和氢以及氮化硅晶圆中的氢 （Si-H vs. N-H ）

∙

污染物分析（析取、除过气的产品，残余物）

∙ 航天航空 ∙ 汽车业

∙ 生物医药/生物技术 ∙ 化合物半导体 ∙ 数据存储 ∙ 国防 ∙ 显示器 ∙ 电子 ∙ 工业产品 ∙ 照明 ∙ 制药 ∙

光电子 ∙ 聚合物 ∙ 半导体

∙ 太阳能光伏发电 ∙

通信

FTIR 分析的优势 FTIR 分析的局限性

∙ 能识别有机官能团，通常是具体的有机化合物 ∙ 具有识别化合物的丰富光谱库 ∙ 周围环境（非真空，易挥发物质） ∙ 典型的非破坏性

∙

最小分析面积~15 micron

∙ 有限的表面灵敏度（一般取样量~0.8 µm ） ∙ 最小分析面积~15 micron ∙ 有限的无机物信息 ∙

一般非定量（需要标准）