Sensitivity Evaluation and Example Analysis of Microscopic Targets with Thermoelectrically Cooled MCT Detector

Význam tématu

Infračervená spektroskopie mikroskopických cílových vzorků umožňuje kvalitativní analýzu organických a vybraných anorganických látek v rozsahu desítek mikrometrů. Nahrazení chladicího systému s tekutým dusíkem termoakustickým Peltierovým článkem zjednodušuje obsluhu, zvyšuje bezpečnost a rozšiřuje dostupnost metody v praxi.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem Application News je porovnat citlivost nového termoakustického (TEC) MCT detektoru chlazeného Peltierovým článkem s konvenčními detektory T2SL (chlazený tekutým dusíkem) a DLATGS (termální). Studie zahrnuje měření polymerního materiálu, analýzu kontaminantů na elektronické desce a identifikaci nečistot pomocí ATR spektroskopie.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: FTIR spektrofotometr IRTracer-100, infračervené mikroskopy AIMsight a AIRsight (režim IR/Raman).
• Detektory: TEC MCT (Peltier), T2SL (tekutý dusík), DLATGS (termální při laboratorní teplotě).
• Měřící podmínky: rozlišení 8 cm-1, apodizace SqrTriangle, počet skenů 20–500, apertury 25×25–100×100 µm.
• Způsoby měření: transmisní, reflexní i ATR.

Hlavní výsledky a diskuse

• TEC MCT dokáže analyzovat vzorky od 25 µm bez potřeby tekutého dusíku, avšak vyžaduje vyšší počet skenů pro potlačení šumu oproti T2SL.
• T2SL poskytuje vyšší citlivost u vzorků ≥10 µm, ale je závislý na tekutém dusíku.
• DLATGS nemá dostatečnou citlivost pro cíle řádu desítek mikrometrů, nicméně se hodí pro analýzu v nízkých vlnových číslech (400–700 cm-1).
• Příklad 1: Transmisní analýza talkem plněného polypropylenu – při apertuře 50×50 µm TEC MCT významně snížil šum, T2SL dosáhl dobrého signálu i při 20 skenech.
• Příklad 2: Reflexní měření kontaminantu na plošném spoji – při apertuře 30×40 µm oba detektory identifikovaly polyesterovou složku solder resist.
• Příklad 3: ATR analýza vzorku z lepícího válce – infrapásy odpovídaly polyethylentereftalátu (PET), TEC MCT umožnil měření bez LN2.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená bezpečnost a provozní pohodlí díky eliminaci tekutého dusíku.
• Univerzální analýza v jednom systému: transmisní, reflexní i ATR.
• Využití v QA/QC laboratořích, elektronice, polymerním průmyslu a kontaminační analýze.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Dalsí vylepšení citlivosti a snížení detekčního limitu termoakustických detektorů.
• Integrace s Ramanovou spektroskopií, automatizace procesů a in situ měření.
• Vývoj kombinovaných systémů pro vysokoproduktový screening a on-line monitoring.

Závěr

Termoakustický TEC MCT detektor představuje efektivní alternativu k tradičnímu LN2 chlazenému detektoru a umožňuje spolehlivou analýzu částic kolem 25 µm bez potřeby tekutého dusíku. Pro cíle menší než 25 µm nebo pro rychlejší měření zůstává preferovanou volbou T2SL nebo Ramanová spektroskopie.

Reference

• FTIR TALK LETTER vol.12: Using Infrared Detectors - Pyroelectric Detectors -