EDS คืออะไร? ที่มาของหลักการทดสอบ SEM-EDS แบบเข้าใจง่าย

เข้าใจการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างจุลภาค (Chemical Composition & Microstructure Analysis)

ในกระบวนการหลอมโลหะ มีความจําเป็นอย่างมากที่จะต้องทําการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ก่อนการหลอมชิ้นงานจากของเหลว ก็จะต้องตรวจสอบเพื่อควบคุมคุณภาพของเหลวที่จะนำเทลงแบบ เพราะวัสดุที่จะกลายเป็นชิ้นงานที่มีคุณภาพจะต้องมาจากของเหลว/สารตั้งต้นที่มีส่วนผสมตามที่กำหนดไว้ การควบคุมปริมาณและความเข้มข้นจะส่งผลโดยตรงกับโครงสร้างระดับจุลภาคของชิ้นงาน และคุณภาพโดยรวมของชิ้นงานเมื่อถูกนำไปใช้งาน

เช่นเดียวกับการทำการวิจัยทางวิชาการอื่นๆ การทำเคมีวิเคราะห์สามารถแบ่งประเภทออกเป็น 2 ส่วน คือ การทดสอบเชิงคุณภาพและการทดสอบเชิงปริมาณ การทดสอบเชิงคุณภาพนั้นทำเพื่อตรวจสอบองค์ประกอบและสารประกอบเฉพาะที่พบในส่วนประกอบทางเคมีของตัวอย่างวัสดุ ที่เราอาจไม่รู้จักว่ามีส่วนผสมใดมาก่อน ในขณะที่การทดสอบเชิงปริมาณนั้นจะต่างออกไป คือ ทำการทดสอบเพื่อที่จะกำหนดความเข้มข้นหรือสัดส่วนของสารเคมี

เครื่องมือและเทคนิคการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี

การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี (Chemical Composition Analysis) สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ธาตุและสารประกอบชั้นสูง และสามารถหลายวิธีด้วยกัน ขึ้นอยู่กับว่าต้องวิเคราะห์วัสดุตัวอย่างประเภทใด หนึ่งในวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในห้องแล็ปเพื่อโรงงานอุตสาหกรรม เนื่องจากใช้เวลาในการทดสอบไม่มาก ค่อนข้างรวดเร็ว ก็คือ การตรวจสอบด้วยเครื่องมือ Spectrometer แบบต่างๆ ด้วยเทคนิคที่แตกต่างกัน เช่น

• เทคนิคการกระตุ้นสารด้วยพลังงานแสงช่วงแสงอินฟราเรดด้วย FT-IR Spectroscopy (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
• การวิเคราะห์และหาปริมาณธาตุของโลหะและอโลหะของแข็งด้วยเครื่องมือ Emission Spectroscopy

นอกเหนือจากการใช้เครื่องมือเคมีวิเคราะห์ทางด้านสเปกโทรสโกปี (Spectroscopy Instrumentation) ยังมีการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคแบบรูปแบบที่ใช้กล้องจุลทรรศน์ (Microscope) แบบต่างๆ เช่น

• กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (Optical Microscope; OM)
• กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเลเซอร์ (Confocal Laser Scanning Microscope; CLSM)
• กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope; TEM)
• กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope; SEM)

โดยต่อไปนี้ เราจะกล่าวถึงการทดสอบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope; SEM) รวมถึงกล่าวถึงเทคนิคการใช้ X-rays Detector หรือ เทคนิค Energy Dispersive Spectroscopy (EDS, EDX)

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope; SEM) คืออะไร?

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เรียกย่อว่า SEM (มาจาก Scanning Electron Microscope หรือสามารถเรียกว่า X-Ray Spectroscopy ก็ได้) คือเครื่องมือที่ช่วยให้สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า มีประสิทธิภาพมากกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดา โดยมีกําลังขยายสูงถึง 200,000 เท่า ในการทำงานของเครื่องจะเป็นการใช้ลําแสงอิเล็กตรอนส่องกราดไปบนพื้นผิวของตัวอย่าง (Surface) ผลลัพธ์ที่มองเห็นจะให้ภาพแบบ 3 มิติ สามารถรองการศึกษาสภาพพื้นผิวของตัวอย่างทั้งทางชีวภาพและกายภาพ

ประเภทของตัวอย่าง: โลหะ เซรามิก หรือพอลิเมอร์

นอกจากการตรวจสอบพื้นผิวของตัวอย่าง ขึ้นอยู่กับว่าเครื่องมือในรุ่นนั้นๆ มีตัว Detectors อะไรอีกบ้าง ซึ่งหากมี Detectors ตัวอื่น ก็ยังจะสามารถใช้ตรวจสอบการเรียงตัวของผลึกด้วยระบบการรับสัญญาณเลี้ยวเบนของอิเล็คตรอนกระเจิงกลับ (Back Scattered Electron) และการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงตัวอย่างจากการดึงหรือเกิดความเสียหายมา โดย Energy Dispersive Spectrometry (EDS) ซึ่ง EDS นี่เองที่เป็ยเป็นระบบการรับสัญญาณแบบใช้รังสีเอ็กซ์ (X-rays Detector) ของเครื่อง SEM ทำให้สามารถทำการวิเคราะห์ธาตุต่างๆ ที่มีอยู่ในสารตัวอย่างได้เพิ่มเติมอีกด้าน และเป็นที่มาของชื่อ SEM-EDS นั่นเอง

เทคนิคการใช้ X-rays Detector หรือ เทคนิค SEM-EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)

Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy หรืออาจถูกเรียกอีกแบบว่า Energy Dispersive X-ray Analysis เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่อาศัยปฏิสัมพันธ์ของแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ ไปใช้สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบเคมีหรือธาตุ ของตัวอย่าง (โลหะ เซรามิก หรือพอลิเมอร์)

ในส่วนของการประยุกต์ใช้งาน ผลการวิเคราะห์จากเครื่อง SEM จะถูกนำไปประยุกต์ใช้งานทั้งในด้านของวิทยาศาสตร์ชีวภาพวิทยาศาสตร์กายภาพ ธรณีวิทยา และงานอุตสาหกรรม

สรุป

เนื้อข้างต้นได้ตอบคำถามว่า ‘EDS คืออะไร?’ รวมทั้งได้กล่าวถึงที่มาที่ไปของ หลักการทดสอบ SEM-EDS แบบเข้าใจง่ายไปแล้ว

ท้ายสุดนี้ หากท่านกำลังมองหาห้องแล็ปทางโลหะวิทยา ไทยปาร์คเกอร์ไรซิ่งเองเป็นผู้นำทางด้านเทคโนโลยีการทดสอบในห้องปฏิบัติการด้วยเครื่องมือและเทคโนโลยีที่ทันสมัย เราให้บริการการวิเคราะห์พื้นผิวและโลหะวิทยา โดยมีห้องปฏิบัติการที่อยู่ภายใต้การควบคุมของผู้ชำนาญการ ทำให้สามารถวิเคราะห์และทดสอบผลได้อย่างถูกต้องแม่นยำ และแก้ไขปัญหาให้กับลูกค้าได้อย่างรวดเร็วและตรงประเด็น