各種表面分析手法の特長を示します。GD-OESは操作性、分析時間、深さ分解能が優れていることから研究・品質管理両面において使用できる装置です。

GD-OES

SIMS

XPS

EPMA

深さ分解能

数 nm~

数 10 nm~

数 nm~

1 μm~

対応深さ

~100 μm

~数 10 μm

~数 10 μm

~300 μm

測定領域

Φ1~10 mm

0.3 mm

0.3 mm

0.3 mm

測定時間

極めて短い

長い

長い

前処理含め長い

感度

数 100 ppm

ppm

数%

数%

操作性

容易(低真空のため)

難(超高真空を要する)

難(超高真空を要する)

難(高真空を要する)

特長

数 nm から100μm 超まで迅速に測定可能 

分解能が良い 

結合状態の分析も可能

断面状態を可視化できる



SIMS測定との比較


図1、測定試料の断面構造
図1、測定試料の断面構造

 

Al基板を陽極酸化させ、表層から35nm付近に7nmのCr濃縮層を形成させた図1のような試料を、二次イオン質量分析装置(SIMS)とGD-Profiler2(GD-OES)で測定しました。
図2、図3の測定結果のように、GD-OESでもSIMSと同様にCrが濃縮したデプスプロファイルがシャープに得られています。

GD-OESは、超高真空を必要としない表面分析装置であり、約1μm/minという高速スパッタリングが可能なため、この結果を得るのに要した時間は10secでした。
このように、GD-Profiler2(GD-OES)では、迅速に表面分析/深さ方向元素分析を行うことができます。

図2、GD-OESによる測定結果
図2、GD-OESによる測定結果
図3、SIMSによる測定結果
図3、SIMSによる測定結果


EPMA測定との比較


図1、測定試料の断面構造
図1、測定試料の断面構造

 

図1のように、アルマイトのポーラスな層をCu・Niで封込処理した試料を、EPMAとGD-Profiler2(GD-OES)で測定しました。
図2、図3の測定結果のように、GD-OESでもEPMAと同様10μmといった厚い皮膜のデプスプロファイルが得られています。


GD-OESは、断面出し、樹脂包埋、研磨といった前処理なしで、このような皮膜の分析ができます。また、水素Hから測定できるため、炭素Cや窒素Nといった軽元素の測定も可能です。
このように、GD-Profiler2(GD-OES)では、前処理なしで表面分析/深さ方向元素分析を行うことができます。

図2、GD-OESによる測定結果
図2、GD-OESによる測定結果
図3、EPMAによる測定結果
図3、EPMAによる測定結果


GD-OESとXPSによる電磁鋼板の測定比較


モータに用いられている電磁鋼板の分析事例をご紹介します。このような電磁鋼板は有機物を含有したCr膜となっており、有機無機複合皮膜と言えます。このような皮膜をもつ試料を、光電子分光法:XPSとGD-OESで測定したところ、図1と図2のようにほぼ同じ結果が得られました。このように有機物を含有する皮膜系の試料でも、高周波法を用いたGD-OES法では、迅速に深さ方向元素分析を行うことができます。

図1、GD-OESによる測定結果
図1、GD-OESによる測定結果
図2、XPSによる測定結果
図2、XPSによる測定結果