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.
CIQTEK SEM4000Pro ist ein analytisches Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop, das mit einer langlebigen Schottky-Feldemissionselektronenkanone mit hoher Helligkeit ausgestattet ist. Mit dem dreistufigen Kondensator-Elektronenoptik-Säulendesign für Strahlströme bis zu 200 nA bietet SEM4000Pro Vorteile bei EDS, EBSD, WDS und anderen analytischen Anwendungen. Das System unterstützt den Niedrigvakuummodus sowie einen leistungsstarken Niedrigvakuum-Sekundärelektronendetektor und einen einziehbaren Rückstreuelektronendetektor, der bei der direkten Beobachtung schlecht leitender oder sogar nicht leitender Proben helfen kann. Der standardmäßige optische Navigationsmodus und eine intuitive Benutzeroberfläche erleichtern Ihre Analysearbeit.
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 mehrCIQTEK SEM4000 ist ein analytisches thermisches Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop, das mit einer langlebigen Schottky-Feldemissionselektronenkanone mit hoher Helligkeit ausgestattet ist. Das dreistufige magnetische Linsendesign mit großem und stufenlos einstellbarem Strahlstrom bietet offensichtliche Vorteile bei EDS, EBSD, WDS und anderen Anwendungen. Unterstützt den Niedrigvakuummodus und kann die Leitfähigkeit schwacher oder nicht leitender Proben direkt beobachten. Der standardmäßige optische Navigationsmodus sowie eine intuitive Bedienoberfläche erleichtern Ihre Analysearbeit.
Erfahren Sie mehrCIQTEK SEM3200 ist ein Hochleistungs-Wolframfilament-Rasterelektronenmikroskop. Es verfügt sowohl im Hoch- als auch im Niedrigvakuummodus über eine hervorragende Bildqualität. Es verfügt außerdem über eine große Tiefenschärfe und eine benutzerfreundliche Umgebung zur Charakterisierung von Proben. Darüber hinaus hilft die umfassende Skalierbarkeit den Benutzern, die Welt der mikroskopischen Bildgebung zu erkunden.
Erfahren Sie mehrCIQTEK DB500 ist ein Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop mit einer fokussierten Ionenstrahlsäule für die Nanoanalyse und Probenvorbereitung, das mit „SuperTunnel“-Technologie, geringer Aberration und magnetfreiem Objektivdesign, niedriger Spannung und hoher Auflösung ausgestattet ist Fähigkeit, die seine analytische Fähigkeit im Nanomaßstab gewährleistet. Die Ionensäule ermöglicht eine Ga+-Flüssigmetall-Ionenquelle mit einem äußerst stabilen und hochwertigen Ionenstrahl, um die Fähigkeit zur Nanofertigung sicherzustellen. DB500 ist mit einem integrierten Nanomanipulator, einem Gasinjektionssystem, einem elektrischen Antikontaminationsmechanismus für die Objektivlinse und 24 Erweiterungsanschlüssen ausgestattet, was es zu einer umfassenden Nanoanalyse- und Fertigungsplattform mit umfassenden Konfigurationen und Erweiterbarkeit macht.
Erfahren Sie mehrCIQTEK SEM5000X ist ein ultrahochauflösendes Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM) mit einer bahnbrechenden Auflösung von 0,6 nm bei 15 kV und 1,0 nm bei 1 kV. Dank des verbesserten Säulenentwicklungsprozesses, der „SuperTunnel“-Technologie und des hochauflösenden Objektivlinsendesigns kann SEM5000X weitere Verbesserungen bei der Auflösung der Niederspannungsbildgebung erzielen. Die Probenkammeranschlüsse sind auf 16 erweitert, und die Probenwechsel-Ladeschleuse unterstützt bis zu 8-Zoll-Wafergrößen (maximaler Durchmesser 208 mm), was die Anwendungsmöglichkeiten erheblich erweitert. Abdeckung. Die erweiterten Scanmodi und erweiterten automatisierten Funktionen sorgen für eine stärkere Leistung und ein noch optimierteres Erlebnis.
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