Электронный анализ керамики — приложения сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)
Керамические материалы обладают рядом характеристик, таких как высокая температура плавления, высокая твердость, высокая износостойкость и стойкость к окислению, и широко используются в различных областях народного хозяйства, таких как электронная промышленность, автомобильная промышленность, текстильная, химическая промышленность и аэрокосмическая промышленность. . Физические свойства керамических материалов во многом зависят от их микроструктуры, что является важной областью применения СЭМ.
Что такое керамика?
Керамические материалы представляют собой класс неорганических неметаллических материалов, изготовленных из природных или синтетических соединений путем формовки и высокотемпературного спекания, и их можно разделить на общие керамические материалы и специальные керамические материалы.
Специальные керамические материалы можно классифицировать по химическому составу: оксидная керамика, нитридная керамика, карбидная керамика, боридная керамика, силицидная керамика и т. д.; По своим характеристикам и применению можно разделить на структурную керамику и функциональную керамику.
Рисунок 1. Микроскопическая морфология керамики из нитрида бора.
СЭМ помогает изучать свойства керамических материалов
С непрерывным развитием общества, науки и техники требования людей к материалам растут, что требует более глубокого понимания различных физических и химических свойств керамики. Физические свойства керамических материалов во многом зависят от их микроструктуры [1], а изображения СЭМ широко используются в керамических материалах и других областях исследований благодаря их высокому разрешению, широкому регулируемому диапазону увеличения и стереоскопическому изображению. Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией CIQTEK SEM5000 можно использовать для легкого наблюдения микроструктуры керамических материалов и связанных с ними продуктов, а также рентгеновский энергетический спектрометр можно использовать для быстрого определения элементного состава материалов.
Применение СЭМ при исследовании электронной керамики
Крупнейшим конечным рынком промышленности специальной керамики является электронная промышленность, где титанат бария (BaTiO3) широко используется в многослойных керамических конденсаторах (MLCC), термисторах (PTC) и других электронных устройствах. Компоненты из-за его высокой диэлектрической проницаемости, превосходных сегнетоэлектрических и пьезоэлектрических свойств, а также устойчивости к напряжению и изоляционных свойств [2]. С быстрым развитием электронной информационной индустрии спрос на титанат бария увеличивается, а электронные компоненты становятся все меньше и миниатюрнее, что также выдвигает более высокие требования к титанату бария.
Исследователи часто регулируют свойства, изменяя температуру спекания, атмосферу, легирование и другие процессы подготовки. Но суть в том, что изменения в процессе приготовления вызывают изменение микроструктуры материала и, следовательно, свойств. Исследования показали, что диэлектрические сегнетоэлектрические свойства титаната бария тесно связаны с микроструктурой материала, такой как пористость и размер зерна [3]. Морфологию частиц, однородность размера частиц и размер зерен керамических порошков титаната бария можно охарактеризовать с помощью автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии SEM5000, как показано на рисунке 2.
Результаты характеристики микроструктуры являются важным руководством для выбора методов спекания, а также параметров процесса. Кроме того, изучение микроструктуры материалов методом СЭМ помогает понять взаимосвязь между микроструктурой и свойствами.
Рисунок 2. Микроскопическая морфология керамического порошка титаната бария.
Титанат стронция-бария (BaxSr1-xTiO3) также является важным электронным керамическим материалом, который представляет собой твердый раствор, образованный титанатом стронция и титанатом бария. По сравнению с титанатом бария он имеет более высокую диэлектрическую постоянную, меньшие диэлектрические потери, более высокую прочность на пробой и регулируемую точку фазового перехода в зависимости от состава, а также широко изучается и используется в электронных устройствах большим количеством ученых. [4] В настоящее время исследователи часто используют такие методы, как корректировка соотношения Sr/Ba и легирующих элементов для достижения улучшенных характеристик. Однако по-прежнему важно модулировать свойства материала путем изменения микроструктуры материала. На рис. 3 показано изображение спеченного титаната бария-стронция в обратнорассеянных электронах, протестированное на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе SEM5000, которое можно использовать для характеристики однородности состава материала при малом увеличении, тогда как изображение в обратнорассеянных электронах при большом увеличении также имеет определенную морфологическая подкладка.
Рисунок 3. Микроскопическая морфология спеченных изделий из титаната бария-стронция.
Керамические материалы, металлические материалы и полимерные материалы являются тремя наиболее широко используемыми материалами в современном обществе. Благодаря постоянному развитию науки, техники и социальной экономики будущее будет предъявлять более высокие требования к характеристикам керамических материалов. Использование СЭМ для характеристики микроструктуры керамических материалов поможет улучшить технологию приготовления керамических материалов в сторону более высоких характеристик.
Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией CIQTEK SEM5000
SEM5000 - это сканирующий электронный микроскоп с высокой разрешающей способностью, многофункциональной полевой эмиссией, усовершенствованной конструкцией ствола, внутрицилиндровым замедлением и конструкцией магнитного объектива с низкой аберрацией и отсутствием утечек, позволяющий получать низковольтные изображения с высоким разрешением, которые можно применять к магнитным образцам. SEM5000 имеет оптическую навигацию, совершенные автоматические функции, хорошо продуманное взаимодействие человека и машины, оптимизированную работу и процесс использования. Независимо от того, имеет ли оператор большой опыт, вы сможете быстро приступить к выполнению задачи фотосъемки в высоком разрешении.
CIQTEK SEM4000Pro — это аналитический сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, оснащенный высокояркой и долговечной автоэмиссионной электронной пушкой Шоттки. Благодаря конструкции трехступенчатой конденсаторной электронно-оптической колонки для токов пучка до 200 нА SEM4000Pro обеспечивает преимущества в EDS, EBSD, WDS и других аналитических приложениях. Система поддерживает режим низкого вакуума, а также высокопроизводительный детектор вторичных электронов с низким вакуумом и выдвижной детектор обратно рассеянных электронов, которые могут помочь напрямую наблюдать плохо проводящие или даже непроводящие образцы. Стандартный режим оптической навигации и интуитивно понятный пользовательский интерфейс упрощают вашу работу по анализу.
Узнать большеCIQTEK SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, обеспечивающий возможность получения изображений и анализа с высоким разрешением, поддерживаемый множеством функций, преимуществами усовершенствованной конструкции электронно-оптической колонны, технологией туннелирования электронного луча высокого давления (SuperTunnel), низкой аберрацией и отсутствием погружения. объектив, обеспечивает получение изображений с высоким разрешением при низком напряжении, магнитный образец также можно анализировать. Благодаря оптической навигации, автоматизированным функциям, тщательно разработанному пользовательскому интерфейсу взаимодействия человека с компьютером, а также оптимизированному процессу эксплуатации и использования, независимо от того, являетесь ли вы экспертом или нет, вы можете быстро приступить к работе и выполнить работу по визуализации и анализу с высоким разрешением.
Узнать большеCIQTEK SEM4000 — это аналитический сканирующий электронный микроскоп с термополевой эмиссией, оснащенный высокояркой и долговечной автоэмиссионной электронной пушкой Шоттки. Трехступенчатая конструкция магнитной линзы с большим и плавно регулируемым током луча имеет очевидные преимущества в EDS, EBSD, WDS и других приложениях. Поддержка режима низкого вакуума, позволяет напрямую наблюдать проводимость слабых или непроводящих образцов. Стандартный режим оптической навигации, а также интуитивно понятный интерфейс управления упрощают вашу работу по анализу.
Узнать большеCIQTEK SEM3200 — это высокопроизводительный сканирующий электронный микроскоп с вольфрамовой нитью. Он обеспечивает превосходное качество изображения как в режиме высокого, так и в низком вакууме. Он также имеет большую глубину резкости и удобную для пользователя среду для определения характеристик образцов. Более того, широкие возможности масштабирования помогают пользователям исследовать мир микроскопических изображений.
Узнать большеCIQTEK DB500 - это автоэмиссионный сканирующий электронный микроскоп с колонкой со сфокусированным ионным лучом для наноанализа и подготовки образцов, который применяется с технологией «SuperTunnel», низкой аберрацией и безмагнитной конструкцией объектива, с низким напряжением и высоким разрешением. способность, которая обеспечивает его наномасштабные аналитические возможности. Ионная колонна позволяет использовать источник ионов жидкого металла Ga+ с высокостабильным и высококачественным ионным пучком, обеспечивающим возможности нанопроизводства. DB500 оснащен встроенным наноманипулятором, системой впрыска газа, электрическим механизмом защиты от загрязнения объектива и 24 портами расширения, что делает его универсальной платформой для наноанализа и производства с комплексными конфигурациями и возможностью расширения.
Узнать большеCIQTEK SEM5000X — это полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп сверхвысокого разрешения (FE-SEM) с революционным разрешением 0,6 нм при 15 кВ и 1,0 нм при 1 кВ. Благодаря обновленному процессу проектирования колонн, технологии «SuperTunnel» и конструкции объектива высокого разрешения SEM5000X может добиться дальнейшего улучшения разрешения изображений при низком напряжении. Количество портов камеры для образцов увеличивается до 16, а загрузочный замок для смены образцов поддерживает пластины размером до 8 дюймов (максимальный диаметр 208 мм), что значительно расширяет возможности применения. покрытие. Расширенные режимы сканирования и улучшенные автоматизированные функции обеспечивают более высокую производительность и еще более оптимизированную работу.
Узнать больше