ライブケミカルイメージングは、かなり新しいアイデアです。しかしこの新しい技術は、過去のプロセスをどのように改善しているのでしょうか？今週は、見慣れないサンプルを扱っていて、何を探せばいいのかよくわからないという皆さんに興味を持ってもらえるような例を挙げてみました。

この下のサンプルは、グラスファイバーのスピナーボウルに使われる合金で、20年以上前から私の手元にあります。このサンプルを使って、低kVで高感度の検出器の必要性を何度も説明してきました。2008年に初の大面積SDD検出器「X-Max」を発売したときのことを覚えている方もいらっしゃるでしょう。

このサンプルは、Niが主成分のマトリックスに、ナノスケールのCr炭化物とNb/Mo/W-richの介在物という微細構造を持っています。しかし長年にわたり、同様のサンプルにはNbカーバイド相も含まれていると聞いていましたが、今まで見つけることができませんでした。

下のマップは、私が今朝収集したもので、左はこれまで何度も報告してきた典型的な構造、右は黄色のNb炭化物相を持つ別の構造です。

Ni（紫のマトリックス）中のCr炭化物（緑）とNb/Mo/W（ピンク）の共通の微細構造。TruMapでNb/MoとW/Siのオーバーラップを分離。

ごくまれにNb炭化物の介在物（黄色）が見られます。

TruMapでNb/MoとW/Siのオーバーラップを分離。

さて何が変わったのでしょうか？確かにサンプルではありません。変わったのは、ライブケミカルイメージングを使って、形態と化学的性質を瞬時にリアルタイムで視覚化したことです。電子顕微鏡を10kVに設定し、BSE画像とNbのX線マップを使用して、見つけにくいNb炭化物相を探すのに約30秒かかりました。下のビデオでは、私の探索の様子を再現しています。

このビデオでは、サンプル中を移動して、形態と組成に見られる構造を一緒に観察すると、以前は見落とされていた特徴が簡単に見つけられることを示しています。相を含む領域に移動するとすぐに、黄色のNbマップと電子画像上のカラーオーバーレイでNb炭化物が明らかになりました。

電子線像では視覚的に何も違和感がないので、ライブケミカルイメージングの前に、偶然を除いてこのエリアに注目する理由はありません。あとは目的の場所を中心にして動きを止めれば、数秒後にはX線マップとポイントスペクトルを使って探していたものが見つかったことが確認できました。

分析位置が決まれば、AZtecの他の処理ツールやデータ収集ツールを使って、その相を詳細に調査するのは簡単な作業です。

しかしそれは終わりではなく、むしろ始まりに近いものです。というのも、このサンプルを迅速にスキャンすることによって、それまで気づかなかった多くの段階が明らかになったからです。画像の中の非常に暗い／黒いコントラストの部分は、おそらく汚染だと思って無視していましたが、ライブケミカルイメージングによって、もっと興味深いものであることが明らかになりました。

このサンプルには球状の硫化物が多数含まれており、上のマップでは濃い茶色で表されています。よく見るとこれらはCr/Mnの硫化物です。より詳細なライブケミカルイメージングマップ（下）では、小さなNbの炭化物がそれらに関連して形成されているので、おそらくこの2つのタイプの介在物は関連しているのでしょう。

Cr/Mn硫化物（赤）の周囲に形成されたニオブリッチ炭化物（黄）。ライブケミカルイメージングで収集したマップと画像。

シリカの粒子も見つかりましたが、これはサンプル作成時のコンタミでしょうか？ –  それはまた別の機会に考えることにしましょう。

他の介在物の調査の様子は、以下の2つ目のビデオで見ることができます。私の解説付きですので、ライブケミカルイメージングの使い方をもっと知りたい方は、ぜひご覧ください。

では、この話から何を学んだのでしょうか？オックスフォード・インストゥルメンツでは、様々なアプリケーションから多くのサンプルを目にします。私がよく知っている材料のサンプルもあれば、今回のようにあまり知られていないサンプルもあります。 自分がよく知らない材料が含まれているサンプルを前にしたとき、できるだけ早く多くのことを明らかにするためのツールが必要です。 私がEDSを使用してきた30年の間に、スペクトルの収集から画像中心のPoint&ID、X線マッピング、オーバーラップを分離するTruMapping、相を区別するAutoPhaseマッピングへと移行してきました。これらの開発はすべて、見慣れないサンプルの特性評価において、この目的を達成するために役立っています。

ライブケミカルイメージングは、最新の進歩であり、より完全なサンプル画像をリアルタイムで、そして最も重要なのは、サンプルを移動しながら明らかにすることで、どこで停止してより詳細に調査すべきかを知ることができます。これはサンプルの知識やサンプルの情報が不足している場合に非常に役立ちます。

Dr Simon Burgess

X-ray Products Business Manager