|
|
 |
簡介什麼是EDX/EDS非破壞性表面元素分析技術？
能量色散 X 射線光譜（Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy，簡稱 EDS 或 EDX）是一種業界很常見的非破壞性表面元素分析技術，能夠快速識別樣品中的元素組成。在電子製造與材料分析領域中，了解材料的元素組成對於品質控制與故障分析至關重要。EDS檢測雖然為非破壞性，但鑑於檢測設備的空間容量有限，建議在檢測前要先向各實驗室確認樣品尺寸的限制。另外，在許多情況下，樣品必須先進行切片處理後，才能進行元素分析。因為 EDX 一般只能分析樣品表面約 5 微米（µm）深度內的區域，因此它比較適合用於物體的表面元素偵測與分析。
EDX 通常與掃描式電子顯微鏡（SEM）或穿透式電子顯微鏡（TEM）結合使用。說句大白話，EDX/EDS之所以在目前的業界有那麼高的知名度與廣泛運用，並不是因為其元素分析的能力好用，而是因為其伴隨的電子掃描成像(SEM)功能，它可以針對樣品的表面和近表面提供高解析度和長景深的圖像，有點類似單反相機的拍照，但拍出來的只能是灰階黑白照片，一般看到的彩照都是事後加工著色而成。
EDX/EDS 的工作原理
EDX 檢測的時候會使用高能量電子束、質子束或X射線來激發出樣品基態原子的內層電子並釋放出特定的特徵X射線。當高能電子束照射到樣品上時，樣品中的原子內層電子會被激發並逸出，形成電子空穴(electron hole)。當其外層或處於較高能階的電子想要填充這些低能階的電洞時，就會以特定能量的X射線形式散逸出多餘的能量，稱為特徵 X 射線。每種元素的特徵 X 射線能量都是唯一的，藉由收集這些逸散射出來的X射線圖譜（能量及強度）並對照標準圖譜就可以知道其相應元素的種類及含量多寡。
（對於中國大陸那些盜文網站，複製貼上本站文章後，居然還改成自己公司的名字，感到無恥！文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便，請見諒！看到盜文可以百度舉報）
為何選擇 EDX/EDS？
-
非破壞性分析：不會對樣品造成損害，適合需要保留樣品的情況。但是必須確認樣品大小能否放入檢測設備中。
-
快速獲取結果：能在短時間內提供元素組成的定性和定量資訊。
-
高空間解析度：可分析微小區域，適用於微觀結構的研究。
-
廣泛的應用範圍：可分析從鋼鐵、陶瓷到半導體等各種材料。
-
與電子顯微鏡結合：可同時獲得樣品的形貌和元素組成資訊。
EDX/EDS 的應用領域
EDX 技術廣泛應用於多個領域，包括：
- 電子組裝不良分析：EDX 一般比較適合用來做物體表面的元素分析，尤其是用來檢查PCB表面處理(finished)有無瑕疵，或是ENIG表面處理切片後檢查其含磷(P)量是否超標…等。也有一部分配合 SEM(電子顯微鏡) 用來觀察IMC的生長有無瑕疵。
-
材料科學：分析合金、陶瓷、聚合物等材料的元素組成與分佈。
-
半導體產業：檢測晶片中的污染物和缺陷，確保產品品質。
-
電池研究：研究電極材料和電解質的組成，提升電池性能。
-
法醫科學：分析證物中的元素組成，提供破案線索。
-
考古學：鑑定文物的材料組成，了解古代製造技術。
EDX/EDS 的限制
雖然 EDS 是一種強大的分析工具，但也存在一些使用上的限制：
-
對輕元素的靈敏度較低：如氫(H)、鋰(Li)、氦(He)等輕元素難以被檢測出來。所以EDX一般無法用來分析高分子結構的成分，比如塑膠或助焊劑的成分。
-
無法準確推估化學分子式：EDX 只能單純量測樣品中個元素的含量，且無法量測氫(H)、鋰(Li)、氦(He)等元素，基本上無法準確推估樣品的化學分子式。
-
檢測樣品尺寸受限設備空間：EDX檢測時需要抽真空，以避免其他元素的污染與干擾，所以其設備的檢測空間有限，大部分無法完全放入一片完整PCBA。
-
能量解析度有限：可能無法區分能量接近的元素。
-
定量分析的準確性受限：受樣品形貌、探測器效率等因素影響。
可以用EDX/EDS元素分析來推估樣品的化學分子式嗎？
工作熊只能說有機會可以從EDX報告來推估出樣品分子化學式，但我必須強調，EDX並不是專門用來推估化學式的，就算可以推估出來，限制也很多。想要用EDX推估出樣品的化學式，還得要看EDX打的位置有沒有混合到其他的雜質，基本上必須是要將EDX打在單一成分的化合物上才比較有可能計算出其化學式，如果是復合混合物，打出來的成分會變得雜亂無章，因為它打出來的元素表將包含所有的混合成分，這樣就很難推估出其化學分子式。假想你正在玩一個遊戲，把兩個陌生男女生的生日個別分拆成年月日共6組數字，並將之隨意混合，然後讓你正確組出他們的生日。使用EDX還原化學式還有另一個難題，它無法打出氫(H)元素，所以高分子類的產品(比如塑膠)就無法分析了。
想要使用 EDX 推估樣品的化學分子式時，建議要將元素換算為原子數百分比（atmotic% 或 at%）才能推估其比率。如果你真的想確認養品的化學分子式，建議你要去做FTIR比對、XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)或XRD(X-ray diffractomete)，都會比EDX來得客觀。
工作熊在另一篇文章中有舉過一個使用EDX推估「黃鐵礦」化學式的例子，有興趣的朋友可以自行查閱，也可以順便看看EDX與FTIR的差異：想知道不明污染物為何？該使用什麼方法(EDX/EDS、FTIR)檢驗
如何看懂EDX/EDS元素分析報告?
與 EDX/EDS 介紹與應用相關的影片：
- 《Youtube》PCBA硫化汙染問題案例：原因、分析與解決方案
- 《Youtube案例分析》油脂及白色粉末沾汙於PCB金手指造成按鍵不良
- 《Youtube》ENIG印刷電路板的金層厚度品質會影響零件掉落？
結語
能量色散 X 射線光譜（EDX/EDS）是一種快速、非破壞性的元素分析技術，廣泛應用於材料科學、電子製造、法醫科學等領域。透過與電子顯微鏡的結合，EDS 不僅能提供樣品的形貌資訊，還能揭示其化學組成，為研究與工業應用提供強有力的支持。
延伸閱讀：
- 電路板按鍵金手指上的綠色污染物
- 案例：請教USB連接器金手指氧化的來源
- 電路板零件掉落，該如何著手分析、判斷並釐清問題點
- 電路板內層微短路現象(CAF,Conductive Anodic Filament)
|
|
訪客留言內容（Comments）
No comments yet.
訪客留言注意事項：
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上，請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言，與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言，請善加利用【搜尋框】尋找相關文章，找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章，自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容，工作熊不一定會瞭解你在說什麼，就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家，所以回答的內容或許會有不正確的地方，服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題，請前先參考這篇文章【詢問工程問題，請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問，並且請提供足夠的資訊，這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看，但不會每則留言都回答，尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度，工作熊不是你的「細漢」，更沒有拿你的薪水，所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
您有話要說（Leave a comment）