LLA Instruments GmbH

Die Laserplasmaanalyse (LIBS - Laser Induced Breakdown Spectroscopy) gestattet eine unmittelbare Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Metalllegierungen. Die spektralanalytische Vermessung der laserinduzierten Mikroplasmen ermöglicht die direkte Analyse der atomaren Zusammensetzung ohne zeitaufwändigen Probenaufschluss innerhalb weniger Sekunden.
Mit den LIPAN–Systemen stehen Messgeräte für verschiedenste Einsatzzwecke zur Verfügung. Durch die integrierte Echelleoptik können alle relevanten Analyselinien im Spektralbereich von 200 bis 800 nm mit einem Auflösungsvermögen von wenigen pm simultan erfasst und damit nahezu alle chemischen Elemente in einem Messschritt detektiert werden. Die Nachweisgrenzen reichen bis in den ppm-Bereich. Die Leistungsfähigkeit der LIPAN–Systeme widerspiegelt sich in ausgewählten Applikationen, wie der Analyse von Stahl-, Hartmetall-, Aluminium- bzw. Edelmetalllegierungen.
Durch die gute Fokussierfähigkeit von Laserlicht sowie der Verwendung von sehr kurzwelliger Strahlung im ultravioletten Spektralbereich lassen sich auch kleinste Materialmengen mit Abmessungen von einigen µm untersuchen. Die Möglichkeit der quasi punktuellen Verdampfung gestattet eine einfache und schnelle Erfassung lokaler Inhomogenitäten entlang der Probenoberfläche als auch die Aufnahme von Tiefenprofilen. Die nachfolgenden Analysen an Werkzeugstählen erfolgten mit einem Lasermikroskopsystem.

Die starke Beanspruchung der gehärteten Schneidkanten während des Bearbeitungsvorganges stellt hohe Anforderungen an die physikalischen Materialeigenschaften. Eigenschaften wie Härte, Verschleiß-, Temperatur- und Kantenfestigkeit werden wesentlich von der mikroskopischen Struktur bestimmt. Die lokale Analyse der chemischen Zusammensetzung kleinster Materialbereiche kann deshalb wichtige Informationen zur Klärung der Ursachen für eine verringerte Belastbarkeit bzw. Abriebfestigkeit liefern.
Zur Charakterisierung von Materialinhomogenitäten besteht nicht unbedingt die Notwendigkeit einer exakten quantitativen Analyse. Eine Bestimmung der Natur des Fehlers ist durch einfachen Vergleich der elementaren Zusammensetzung zwischen dem Grundmaterial und dem eigentlichen „Defekt“ möglich. Die quasi punktuelle Anregung erlaubt ein gezieltes „Anschießen“ von mikroskopisch kleinen Veränderungen. Die Auswertung der Intensitätsverhältnisse elementspezifischer Spektrallinien aus der Plasmastrahlung ermöglicht eine einfache halbquantitative Analyse.
Die folgende Mikroskopaufnahme zeigt einen Drehstahl im Bereich der Schneidkante. Es handelt sich hierbei um ein Werkzeug mit eingelötetem Hartmetallplättchen. Zu sehen ist der Übergangsbereich Werkzeugträger – Lot – Hartmetall vor und nach der Plasmaanalyse. Der Linienscan wurde senkrecht zur Lötkante durchgeführt. Anhand der aufgenommenen Spektren ist eine sofortige qualitative Analyse der Elementzusammensetzung möglich. Ein eigenes Messprogramm zur automatischen Metallanalyse wurde durch die Auswahl geeigneter Analyselinien aufgestellt. Das Programm erlaubt den direkten Ausdruck von Messprotokollen mit den gewünschten Spektralbereichen und den ermittelten Linienintensitäten bzw. -verhältnissen.