BRUKER布鲁克 微区/微束X射线荧光光谱仪 Micro-XRF

M4 Tornado

      Bruker M4 Tornado 微区X射线荧光光谱仪可用于对大块、不均匀、不规则，甚至小件的样品和包裹物进行高灵敏度、非破坏性的元素分析 (Na11-U92) ，是研究样品成分分析、成分分布规律的新利器，可以给学者从宏观、微观、微宏观结合等多个角度提供新的研究思路。

      采用多导毛细管聚焦镜将激发光聚焦到非常小的区域 (<20um) ，以获得良好的空间分辨率，进行元素成像分析。不同类型的样品都可以通过简单的样品制备甚至不制备直接进行分析。设备输出高精度的元素分布图分辨率可高达4000万像素，7168*5582 pixels。

·     <20 μm光斑大小

聚焦X射线多导毛细管

·     1 ms 单个像素像素点，更短停留时间

面扫描中样品台移动速度可高达 100 mm/s

·     12镀层分析

可选配XMethod软件分析多层镀层样品

高性能微区XRF，具有市场领先的分析速度和功能多样性

      M4 TORNADO 是使用小光斑微区X 射线荧光进行样品表征的设备。其测量结果能够提供样品的相关成分和元素分布的信息，甚至样品表面下元素分布信息。Bruker微区X射线光谱仪经过优化，可对任何类型的样品的点、线和二维区域扫描（Mapping）进行高速分析; 样品类型可为固态，液态，颗粒等。

      靶材产生的X 射线经过多导毛细管聚焦后，在保证荧光强度的同时可产生极小的光斑。M4 TORNADO 可选配多个Bruker XFlash 硅漂移探测器 （SDD），可在不影响能量分辨率的情况下实现荧光信号的高吞吐量处理。

可选的高配置选项

      M4 TORNADO 能够通过加装可选的高配置以获得功能或检测范围的拓展。

·        可额外选配第二根X 射线光管，它提供了不同的靶材以及准直器，可实现设备分析功能的极大拓展。

·        He吹扫能够极大提高轻元素检测灵敏度，使得设备可在样品仓常压下对轻元素检测

·        可快速更换的地质样品测试支架，适用于矿物薄片和岩芯测试

·        XMethod 软件，支持用户自主建立包含镀层在内的多样定量分析方法

·        用于矿物分析的AMICS 软件 

M4 TORNADO 如何支持您的分析？

·        测量时间短：优化的 X 射线光路、高通量探测器、"On-the -fly" mapping ，单点测试时间可低至 1 ms。

·        测量样品高达 7kg：大型真空样品仓，可自由调节真空度，可低至2mbar，自动He或N2吹扫，可检测含水样品中的轻元素。

·        单次面扫描面积高达 190 x 160 mm2 的面积：单次扫描多达 4000万像素点 。数据存储为HyperMap，包含所有像素点光谱信息以及光学图像。

·        定量分析单点，线扫描，面扫描测试结果：配置的基本参数方法，可选的XMethod软件包，实现对镀层等样品的准确定量。

·        处理数据：强大的分析软件，可在面扫描结果中选择任意对象（椭圆，矩形，多边形）进行光谱提取，线扫描数据提取，更大像素光谱，相分析。

·        扩展功能：可结合用户实际需求提供定制化配置，以满足您的分析需求。

应用案例

      M4 Tornado 微区X射线荧光光谱仪具有广泛的应用环境，目前已经在生态学（植物环境）、金属空间组学、生物材料、材料科学、科技考古、地球科学、、生物工程、法医学等领域有着诸多的应用案例。该设备在国内外有专业的应用开发人员，专注于新应用领域的开发。

1、生态学（植物环境）

      微区X射线荧光光谱仪设备可以快速的对不同种类的动、植物样本进行无损扫描，适时观测植物样品的根、茎、叶、花、种子中元素迁移过程，不同阶段元素含量变化以及元素成像分析;可同时开展土壤重金属污染监控，植物营养学及抗逆性研究，昆虫形态学研究，生物组织相容性研究等。
      利用微区XRF分析水稻叶片，通过野生型和多个突变体的P元素运移富集规律，确定了几种SR蛋白作为磷营养元素的关键调节因子，并显示了三个SR蛋白编码基因调控水稻磷的吸收和茎叶间的迁移。

2、植物中矿物质营养平衡分析

Bruker的 M4 TORNADO 微区XRF在研究植物中可变剪切（AS）机制的作用方面发挥着重要作用，这些机制似能够调控植物对环境胁迫所产生的反应。科学家使用M4 TORNADO来探索植物承受特定矿物质营养素缺乏或过量情况的适应策略。这也有助于发现如何在植物培育过程中提升矿物质营养的利用率。

中国南京农业大学和澳大利亚墨尔本拉特罗贝大学的科研人员合作分析了丝氨酸/富肽精氨酸（SR）蛋白质在调控AS机制中的作用。他们培育了水稻（Oryza水稻）的SR蛋白基因突变体，以确定它们是否在稻芽的矿物吸收和运输方面具有调节作用。生长在富含磷（P）或不存在磷（P）的根部尤其值得关注。

使用M4 TORNADO高分辨率元素扫描分析选定叶片中磷的分布，以确认叶片中的坏死点仅在磷过度积累时出现。这项工作证明了AS是高度营养特异性的。该研究还通过对在AS中起作用的SR蛋白编码基因的突变体进行表征，验证了AS在矿物质营养中的作用。研究人员分析出水稻矿物质营养调节蛋白，发现了3个SR蛋白编码基因能够调控水稻叶片和茎叶之间的磷吸收和转运，表明AS在调节水稻矿物质营养稳态中所起的关键作用。

3、材料科学 - 锂电池材料分析

锂电池在制造过程中，可能会因为产线或生产环境中的异物（例如产线设备上的金属部件）与锂电池物料直接接触时，出现引入异物的风险。另外，锂电池原材料在制备过程中也可能会生成杂质，包括电池的正极材料，负极材料，导电助剂等，比如在磷酸铁锂（LiFePO）的合成过程中会伴随生成少量的 γ-FeO、FeP 及 FePO 等杂质，这些情况都有可能导致电池短路情况的发生。

为了保证电池的安全性能，需要对金属异物进行严格管控，包括金属异物的种类，数量，粒径等，Bruker微区X射线荧光成像光谱仪M4 Tornado可以针对锂电池生产的各个工序和原材料中的金属异物进行大面积，无损，非接触式的快速扫描，锁定金属异物，并对异物进行归类统计分析，及时排查问题，从而提高良品率，减少安全隐患。

4、材料科学 - 失效分析

      PCB虽然不是某种电子元器件，但它是电子产品的“骨架”和“神经系统”，是电子元器件不可或缺的载体，通常情况下，PCB失效会导致芯片或者电子元件在生产时的不良率上升。

      布鲁克的M4 TORNADO 微区X射线荧光光谱仪能够快速扫描如PCB板等各类材料，元素成像功能能够有效分析和检查PCB焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷、快速定位高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点等。

5、材料科学 - 镀层厚度变化面扫描分析

      布鲁克的微区XRF在微米尺度具有更佳的空间分辨率，使得能够对渐变镀层（厚度和组成）快速准确进行面扫描分析。镀层分析可以基本参数法为基础，结合标准样品进行有效提升分析准确度。因此，不仅可用于精确测试有”成熟标样“的常见镀层样品，如ENEPIG 镀层、ZnNi 镀层或焊层等，也可应用于新型镀层样品的生产研发。

该样品是用于光辅助电解的测试装置。 是通过磁控喷溅将Cu-Al靶材单层喷涂玻璃基底上，沿表面具有浓度梯度。

以 50 μm 步径，单个像素点积分时间50 ms 对5 x 5 cm2的整个样品进行面扫描。可直观清晰呈现 Al 和 Cu 的元素的浓度分布梯度。

使用Qmap功能对样品进行分析（用于图层厚度分析，5x5 可产生 250 μm 分辨率），对 Si 上的 Cu：Al 厚度定量分析。尽管这种新型样品系统没有标准样品，基于基本参数法获得峰分析结果仍然与研发人员的期望非常吻合。

6、建筑材料 - 混凝土

      混凝土是由许多复杂化合物组成的混合物，其耐久性取决于环境条件。Micro-XRF 可对大面积混凝土进行面扫描测试，可在短时间内获得高分辨率的元素分布图。

      利用微区XRF分析混凝土，可以清晰的看出Cl元素的分布及侵入深度。可以根据元素的分布情况获取有害元素的种类及侵蚀情况，对材料的结构性进行评估，以及结构强度修复提供数据支撑。

7、科技考古

      考古研究中，X射线荧光光谱主要是测定古物中的成分，进而推断和判断当时的人类社会文化。微区X射线荧光光谱分析不仅提供定量数据还可以直观给出成分分布数据。主要应用于陶瓷、青铜器、金银器、古建筑、字画颜料、古建筑等文物的成分分析。
      利用微区XRF分析新石器时代早期的白陶，从白陶样品断面 Ca 元素分布看出白陶内壁有明显的结层，钙元素的富集区域正好对应于样品内壁的结层位置，说明这层残留物应该是富含钙质的水垢类物质。这揭示了白陶在新石器已经作为实用器。

8、地球科学领域

      微区X射线荧光光谱仪是地球化学方向的重要分析仪器，主要用于岩石、陨石、化石等样品进行无损高速扫描与元素分布成像，以及矿物识别、定量及分类。
      利用微区XRF分析地质薄片或矿石原石，可以获取薄片表面的元素分布规律，同时可以利用专业软件，获取矿物分布的信息，从而获得样品成分分布的宏观规律。

9、金属空间组学

      应用于生物组织切片；植入物与生物组织相互影响元素渗透分布成像；还可以仿生学材料的有害物质进行分析等。
      利用微区XRF分析人工韧带，将人工韧带植物生物体内一段时间后取出测试，根据Ca元素和Cl元素的分布图，可以看出人工韧带中的矿物沉积 以及是否会有一些杂质元素和副产物的产生。

10、法医学

      利用微区XRF分析对衣物上弹孔进行射击残留物分析，残留物大部分颗粒很小，无法直接检测。理想方法是将这些颗粒物的分布进行高分辨率成像。根据Cu、Pb、Ba元素的成像，可以获取弹药种类、距离和射击角度等相关数据。