Elektronische Keramikanalyse – Anwendungen der Rasterelektronenmikroskopie (REM).
Keramische Materialien weisen eine Reihe von Eigenschaften auf, wie z. B. einen hohen Schmelzpunkt, eine hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit, und werden häufig in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft wie der Elektronikindustrie, der Automobilindustrie, der Textilindustrie, der chemischen Industrie und der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt . Die physikalischen Eigenschaften keramischer Materialien hängen weitgehend von ihrer Mikrostruktur ab, die ein wichtiges Anwendungsgebiet der REM darstellt.
Was ist Keramik?
Keramische Materialien sind eine Klasse anorganischer nichtmetallischer Materialien, die durch Formen und Hochtemperatursintern aus natürlichen oder synthetischen Verbindungen hergestellt werden und in allgemeine Keramikmaterialien und spezielle Keramikmaterialien unterteilt werden können.
Spezielle Keramikmaterialien können nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert werden: Oxidkeramik, Nitridkeramik, Karbidkeramik, Boridkeramik, Silizidkeramik usw.; Nach ihren Eigenschaften und Anwendungen können sie in Strukturkeramik und Funktionskeramik unterteilt werden.
Abbildung 1 Mikroskopische Morphologie von Bornitrid-Keramik
SEM hilft bei der Untersuchung der Eigenschaften keramischer Materialien
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Gesellschaft sowie von Wissenschaft und Technologie sind die Anforderungen der Menschen an Materialien gestiegen, was ein tieferes Verständnis der verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Keramik erfordert. Die physikalischen Eigenschaften keramischer Materialien hängen weitgehend von ihrer Mikrostruktur ab [1], und REM-Bilder werden aufgrund ihrer hohen Auflösung, ihres großen einstellbaren Vergrößerungsbereichs und ihrer stereoskopischen Abbildung häufig in keramischen Materialien und anderen Forschungsbereichen verwendet. Mit dem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop SEM5000 von CIQTEK kann die Mikrostruktur von Keramikmaterialien und verwandten Produkten einfach beobachtet werden. Darüber hinaus kann das Röntgenenergiespektrometer zur schnellen Bestimmung der Elementzusammensetzung von Materialien verwendet werden.
Anwendung von SEM bei der Untersuchung elektronischer Keramik
Der größte Endverbrauchsmarkt der Spezialkeramikindustrie ist die Elektronikindustrie, wo Bariumtitanat (BaTiO3) häufig in mehrschichtigen Keramikkondensatoren (MLCC), Thermistoren (PTC) und anderen elektronischen Geräten verwendet wird Komponenten aufgrund seiner hohen Dielektrizitätskonstante, seiner hervorragenden ferroelektrischen und piezoelektrischen Eigenschaften sowie seiner Spannungsbeständigkeit und Isolationseigenschaften [2]. Mit der rasanten Entwicklung der elektronischen Informationsindustrie steigt die Nachfrage nach Bariumtitanat und die elektronischen Komponenten werden immer kleiner und miniaturisierter, was auch höhere Anforderungen an Bariumtitanat mit sich bringt.
Forscher regulieren die Eigenschaften oft durch Veränderung der Sintertemperatur, der Atmosphäre, der Dotierung und anderer Vorbereitungsprozesse. Das Wesentliche ist jedoch, dass die Änderungen im Herstellungsprozess zu Veränderungen in der Mikrostruktur des Materials und damit in den Eigenschaften führen. Studien haben gezeigt, dass die dielektrischen ferroelektrischen Eigenschaften von Bariumtitanat eng mit der Mikrostruktur des Materials wie Porosität und Korngröße zusammenhängen [3]. Die Partikelmorphologie, die Gleichmäßigkeit der Partikelgröße und die Korngröße von Bariumtitanat-Keramikpulvern können mithilfe der Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie SEM5000 charakterisiert werden, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Die Ergebnisse der Mikrostrukturcharakterisierung sind wichtige Orientierungshilfen für die Auswahl von Sintermethoden sowie Prozessparametern. Darüber hinaus hilft die Untersuchung der Mikrostruktur von Materialien mittels REM, den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und Eigenschaften zu verstehen.
Abbildung 2 Mikroskopische Morphologie von Bariumtitanat-Keramikpulver
Strontiumbariumtitanat (BaxSr1-xTiO3) ist ebenfalls ein wichtiges elektronisches Keramikmaterial, bei dem es sich um eine feste Lösung aus Strontiumtitanat und Bariumtitanat handelt. Im Vergleich zu Bariumtitanat weist es eine höhere Dielektrizitätskonstante, einen geringeren dielektrischen Verlust, eine höhere Durchschlagsfestigkeit und einen einstellbaren Phasenübergangspunkt mit der Zusammensetzung auf und wurde von einer großen Anzahl von Wissenschaftlern umfassend untersucht und in elektronischen Geräten verwendet. [4] Derzeit verwenden Forscher häufig Methoden wie die Anpassung des Sr/Ba-Verhältnisses und Dotierungselemente, um eine verbesserte Leistung zu erzielen. Dennoch ist es immer noch von grundlegender Bedeutung, die Materialeigenschaften durch Veränderung der Mikrostruktur des Materials zu modulieren. Abbildung 3 zeigt das Rückstreuelektronenbild des mit dem Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop SEM5000 getesteten gesinterten Bariumstrontiumtitanats, das zur Charakterisierung der Zusammensetzungshomogenität des Materials bei geringer Vergrößerung verwendet werden kann, während das Rückstreuelektronenbild bei hoher Vergrößerung ebenfalls eine gewisse Homogenität aufweist morphologische Auskleidung.
Abbildung 3 Mikroskopische Morphologie von Barium-Strontium-Titanat-Sinterprodukten
Keramische Materialien, metallische Materialien und Polymermaterialien sind die drei am häufigsten verwendeten Materialien in der heutigen Gesellschaft. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie sowie der Sozialwirtschaft werden in Zukunft anspruchsvollere Anforderungen an die Leistung keramischer Materialien gestellt. Der Einsatz von REM zur Charakterisierung der Mikrostruktur keramischer Materialien wird dazu beitragen, die Herstellungstechnologie keramischer Materialien im Hinblick auf eine höhere Leistung zu verbessern.
CIQTEK Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop SEM5000
SEM5000 ist ein hochauflösendes, funktionsreiches Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop mit fortschrittlichem Zylinderdesign, Verzögerung im Zylinder und magnetischem Objektivdesign mit geringer Aberration und Leckage, um eine hochauflösende Bildgebung bei niedriger Spannung zu erreichen, die angewendet werden kann zu magnetischen Proben. SEM5000 verfügt über optische Navigation, perfekte Automatikfunktionen, gut durchdachte Mensch-Maschine-Interaktion, optimierte Bedienung und Nutzungsprozess. Unabhängig davon, ob der Bediener über umfassende Erfahrung verfügt, können Sie schnell mit der Aufgabe der hochauflösenden Fotografie beginnen.
Leistungsstarkes und universelles Wolframfilament-REM-Mikroskop Das CIQTEK SEM3200 REM-Mikroskop ist ein hervorragendes Allzweck-Rasterelektronenmikroskop (REM) mit Wolframfilamenten und herausragenden Gesamtfunktionen. Seine einzigartige Doppelanoden-Elektronenkanonenstruktur gewährleistet eine hohe Auflösung und verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis des Bildes bei niedrigen Anregungsspannungen. Darüber hinaus bietet es eine große Auswahl an optionalem Zubehör, was das SEM3200 zu einem vielseitigen Analysegerät mit hervorragenden Erweiterbarkeiten macht.
Erfahren Sie mehrCIQTEK SEM5000 ist ein Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop mit hochauflösender Bildgebung und Analysefähigkeit, unterstützt durch zahlreiche Funktionen, profitiert vom fortschrittlichen Elektronenoptik-Säulendesign, mit Hochdruck-Elektronenstrahl-Tunneltechnologie (SuperTunnel), geringer Aberration und Nicht-Eintauchen Die Objektivlinse ermöglicht eine hochauflösende Bildgebung bei niedriger Spannung und die magnetische Probe kann ebenfalls analysiert werden. Mit optischer Navigation, automatisierten Funktionen, einer sorgfältig gestalteten Benutzeroberfläche für die Mensch-Computer-Interaktion und einem optimierten Betriebs- und Nutzungsprozess können Sie unabhängig davon, ob Sie ein Experte sind oder nicht, schnell loslegen und hochauflösende Bildgebungs- und Analysearbeiten abschließen.
Erfahren Sie mehrStabil, vielseitig, flexibel und effizient Das CIQTEK SEM4000X ist ein stabiles, vielseitiges, flexibles und effizientes Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM). Es erreicht eine Auflösung von 1,9 nm bei 1,0 kV und meistert problemlos hochauflösende Bildgebungsherausforderungen für verschiedene Arten von Proben. Es kann mit einem Ultrastrahl-Verzögerungsmodus aufgerüstet werden, um die Niederspannungsauflösung noch weiter zu verbessern. Das Mikroskop nutzt Multi-Detektor-Technologie mit einem säuleninternen Elektronendetektor (UD), der SE- und BSE-Signale erkennen kann und gleichzeitig eine hochauflösende Leistung bietet. Der in der Kammer montierte Elektronendetektor (LD) enthält Kristallszintillator- und Photomultiplierröhren und bietet eine höhere Empfindlichkeit und Effizienz, was zu stereoskopischen Bildern mit hervorragender Qualität führt. Die grafische Benutzeroberfläche ist benutzerfreundlich und verfügt über Automatisierungsfunktionen wie automatische Helligkeit und Kontrast, Autofokus, automatische Stigmierung und automatische Ausrichtung, die eine schnelle Aufnahme von Bildern mit ultrahoher Auflösung ermöglichen.
Erfahren Sie mehrFeldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM) mit Focused Ion Beam (FIB)-Säulen Das CIQTEK DB550 Focused Ion Beam Scanning Electron Microscope (FIB-SEM) verfügt über eine fokussierte Ionenstrahlsäule für die Nanoanalyse und Probenvorbereitung. Es nutzt die „Supertunnel“-Elektronenoptiktechnologie, geringe Aberration und ein nichtmagnetisches Objektivdesign und verfügt über die Funktion „Niederspannung, hohe Auflösung“, um seine Analysefähigkeiten im Nanomaßstab sicherzustellen. Die Ionensäulen ermöglichen eine Ga+-Flüssigmetall-Ionenquelle mit hochstabilen und qualitativ hochwertigen Ionenstrahlen, um die Fähigkeit zur Nanofabrikation sicherzustellen. Der DB550 ist eine All-in-one-Nanoanalyse- und Fertigungs-Workstation mit integriertem Nanomanipulator, Gasinjektionssystem und benutzerfreundlicher GUI-Software.
Erfahren Sie mehrHohe Auflösung bei geringer Anregung Das CIQTEK SEM5000Pro ist ein Schottky Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM), das auf hohe Auflösung auch bei niedriger Anregungsspannung spezialisiert ist. Der Einsatz einer fortschrittlichen „Super-Tunnel“-Elektronenoptik-Technologie ermöglicht einen kreuzungsfreien Strahlengang zusammen mit einem elektrostatisch-elektromagnetischen Verbundlinsendesign. Diese Fortschritte reduzieren den räumlichen Aufladungseffekt, minimieren Linsenaberrationen, verbessern die Bildauflösung bei niedriger Spannung und erreichen eine Auflösung von 1,2 nm bei 1 kV, was die direkte Beobachtung nichtleitender oder halbleitender Proben ermöglicht und so die Probenmenge effektiv reduziert Strahlenschäden.
Erfahren Sie mehrHochgeschwindigkeits-Rasterelektronenmikroskop für die skalenübergreifende Abbildung von großvolumigen Proben CIQTEK HEM6000 verfügt über Technologien wie die hochhelle Großstrahl-Stromelektronenkanone, ein Hochgeschwindigkeits-Elektronenstrahl-Ablenksystem, eine Hochspannungs-Probentischverzögerung, eine dynamische optische Achse und ein elektromagnetisches und elektrostatisches Immersions-Kombinationsobjektiv um eine schnelle Bildaufnahme zu erreichen und gleichzeitig eine Auflösung im Nanomaßstab sicherzustellen. Der automatisierte Betriebsprozess ist für Anwendungen wie einen effizienteren und intelligenteren großflächigen hochauflösenden Bildgebungsworkflow konzipiert. Die Abbildungsgeschwindigkeit kann mehr als fünfmal schneller sein als bei einem herkömmlichen Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FESEM).
Erfahren Sie mehrAnalytisches Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FESEM) mit großem Strahl I CIQTEK SEM4000Pro ist ein analytisches Modell des FE-SEM, ausgestattet mit einer hochhellen und langlebigen Schottky-Feldemissions-Elektronenkanone. Das dreistufige elektromagnetische Linsendesign bietet erhebliche Vorteile bei analytischen Anwendungen wie EDS/EDX, EBSD, WDS und mehr. Es ist standardmäßig mit einem Niedervakuummodus und einem leistungsstarken Niedervakuum-Sekundärelektronendetektor sowie einem einziehbaren Rückstreuelektronendetektor ausgestattet, der die Beobachtung schlecht leitender oder nicht leitender Proben erleichtert.
Erfahren Sie mehrWolframfilament-Rasterelektronenmikroskop der nächsten Generation Das CIQTEK SEM3300 Rasterelektronenmikroskop (REM) beinhaltet Technologien wie „Super-Tunnel“-Elektronenoptik, Inlens-Elektronendetektoren und elektrostatische und elektromagnetische Verbundobjektive. Durch die Anwendung dieser Technologien im Wolfram-Filament-Mikroskop wird die seit langem bestehende Auflösungsgrenze solcher REM übertroffen, sodass das Wolfram-Filament-REM Analyseaufgaben bei niedriger Spannung ausführen kann, die zuvor nur mit Feldemissions-REM möglich waren.
Erfahren Sie mehrUltrahochauflösende Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FESEM) Fordert die Grenzen heraus Der CIQTEK SEM5000X ist ein FESEM mit ultrahoher Auflösung und optimiertem Elektronenoptik-Säulendesign, das die Gesamtaberrationen um 30 % reduziert und eine ultrahohe Auflösung von 0,6 nm bei 15 kV und 1,0 nm bei 1 kV erreicht . Seine hohe Auflösung und Stabilität machen es vorteilhaft für die fortgeschrittene nanostrukturelle Materialforschung sowie die Entwicklung und Herstellung von High-Tech-Node-Halbleiter-IC-Chips.
Erfahren Sie mehr120-kV-Feldemissions-Transmissionselektronenmikroskop (TEM) 1. Geteilte Arbeitsbereiche: Benutzer bedienen TEM in einem getrennten Raum mit Komfort, der Umwelteinflüsse auf TEM reduziert. 2. Hohe betriebliche Effizienz: Spezielle Software integriert hochautomatisierte Prozesse und ermöglicht eine effiziente TEM-Interaktion mit Echtzeitüberwachung. 3. Verbesserte Betriebserfahrung: Ausgestattet mit einer Feldemissions-Elektronenkanone mit einem hochautomatisierten System. 4. Hohe Erweiterbarkeit: Es sind ausreichend Schnittstellen reserviert, damit Benutzer auf eine höhere Konfiguration upgraden können, die den unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht wird.
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