Analyse électronique des céramiques - Applications de microscopie électronique à balayage (MEB)
Les matériaux céramiques présentent une série de caractéristiques telles qu'un point de fusion élevé, une dureté élevée, une résistance élevée à l'usure et à l'oxydation, et sont largement utilisés dans divers domaines de l'économie nationale tels que l'industrie électronique, l'industrie automobile, le textile, l'industrie chimique et l'aérospatiale. . Les propriétés physiques des matériaux céramiques dépendent en grande partie de leur microstructure, qui constitue un domaine d’application important du SEM.
Qu'est-ce que la céramique ?
Les matériaux céramiques sont une classe de matériaux inorganiques non métalliques constitués de composés naturels ou synthétiques par formage et frittage à haute température et peuvent être divisés en matériaux céramiques généraux et matériaux céramiques spéciaux.
Les matériaux céramiques spéciaux peuvent être classés selon leur composition chimique : céramiques d'oxydes, céramiques de nitrures, céramiques de carbure, céramiques de borure, céramiques de siliciure, etc. ; selon leurs caractéristiques et leurs applications, ils peuvent être divisés en céramiques structurelles et céramiques fonctionnelles.
Figure 1 Morphologie microscopique des céramiques de nitrure de bore
SEM aide à étudier les propriétés des matériaux céramiques
Avec le développement continu de la société, de la science et de la technologie, les exigences des gens en matière de matériaux ont augmenté, ce qui nécessite une compréhension plus approfondie des diverses propriétés physiques et chimiques de la céramique. Les propriétés physiques des matériaux céramiques dépendent largement de leur microstructure [1], et les images SEM sont largement utilisées dans les matériaux céramiques et dans d'autres domaines de recherche en raison de leur haute résolution, de leur large plage de grossissement réglable et de leur imagerie stéréoscopique. Le microscope électronique à balayage à émission de champ CIQTEK SEM5000 peut être utilisé pour observer facilement la microstructure des matériaux céramiques et des produits associés, et en outre, le spectromètre d'énergie à rayons X peut être utilisé pour déterminer rapidement la composition élémentaire des matériaux.
Application du SEM à l'étude des céramiques électroniques
Le plus grand marché d'utilisation finale de l'industrie des céramiques spéciales est l'industrie électronique, où le titanate de baryum (BaTiO3) est largement utilisé dans les condensateurs céramiques multicouches (MLCC), les thermistances (PTC) et autres composants électroniques. composants en raison de sa constante diélectrique élevée, de ses excellentes propriétés ferroélectriques et piézoélectriques, ainsi que de ses propriétés de résistance à la tension et d'isolation [2]. Avec le développement rapide de l'industrie de l'information électronique, la demande de titanate de baryum augmente et les composants électroniques deviennent de plus en plus petits et miniaturisés, ce qui impose également des exigences plus élevées en titanate de baryum.
Les chercheurs régulent souvent les propriétés en modifiant la température de frittage, l’atmosphère, le dopage et d’autres processus de préparation. L’essentiel est que les changements dans le processus de préparation entraînent des changements dans la microstructure du matériau et donc dans ses propriétés. Des études ont montré que les propriétés diélectriques ferroélectriques du titanate de baryum sont étroitement liées à la microstructure du matériau, comme la porosité et la taille des grains [3]. La morphologie des particules, l'uniformité de la taille des particules et la taille des grains des poudres céramiques de titanate de baryum peuvent être caractérisées par microscopie électronique à balayage à émission de champ SEM5000, comme le montre la figure 2.
Les résultats de la caractérisation de la microstructure constituent des guides importants pour la sélection des méthodes de frittage ainsi que des paramètres du processus. De plus, l’étude de la microstructure des matériaux par SEM permet de comprendre la relation entre microstructure et propriétés.
Figure 2 Morphologie microscopique de la poudre céramique de titanate de baryum
Le titanate de strontium et de baryum (BaxSr1-xTiO3) est également un matériau céramique électronique important, qui est une solution solide formée de titanate de strontium et de titanate de baryum. Comparé au titanate de baryum, il présente une constante diélectrique plus élevée, une perte diélectrique plus faible, une résistance aux claquages plus élevée et un point de transition de phase réglable avec la composition, et a été largement étudié et utilisé dans les appareils électroniques par un grand nombre de chercheurs. [4] Actuellement, les chercheurs utilisent souvent des méthodes telles que l'ajustement du rapport Sr/Ba et le dopage des éléments pour obtenir des performances améliorées. Cependant, il reste fondamental de moduler les propriétés du matériau en modifiant la microstructure du matériau. La figure 3 montre l'image électronique rétrodiffusée du titanate de baryum et de strontium fritté testée au microscope électronique à balayage à émission de champ SEM5000, qui peut être utilisée pour caractériser l'homogénéité de la composition du matériau à faible grossissement, tandis que l'image électronique rétrodiffusée à fort grossissement présente également une certaine doublure morphologique.
Figure 3 Morphologie microscopique des produits frittés à base de titanate de baryum et de strontium
Les matériaux céramiques, les matériaux métalliques et les matériaux polymères sont les trois matériaux les plus utilisés dans la société actuelle. Avec le développement continu de la science et de la technologie et de l’économie sociale, l’avenir imposera des exigences plus exigeantes en matière de performances des matériaux céramiques. L'utilisation du SEM pour caractériser la microstructure des matériaux céramiques contribuera à améliorer la technologie de préparation des matériaux céramiques vers des performances plus élevées.
Microscope électronique à balayage à émission de champ CIQTEK SEM5000
SEM5000 est un microscope électronique à balayage à émission de champ haute résolution et riche en fonctionnalités, avec une conception de barillet avancée, une décélération dans le baril et une conception d'objectif magnétique sans fuite à faible aberration, pour obtenir une imagerie haute résolution basse tension, qui peut être appliquée aux échantillons magnétiques. SEM5000 dispose d'une navigation optique, de fonctions automatiques parfaites, d'une interaction homme-machine bien conçue, d'un fonctionnement et d'un processus d'utilisation optimisés. Que l'opérateur possède ou non une vaste expérience, vous pouvez rapidement vous lancer dans la tâche de photographie haute résolution.
CIQTEK SEM4000Pro est un microscope électronique à balayage à émission de champ analytique équipé d'un canon électronique à émission de champ Schottky longue durée à haute luminosité. Grâce à la conception de colonne optique électronique à condensateur à trois étages pour des courants de faisceau jusqu'à 200 nA, le SEM4000Pro offre des avantages dans les applications EDS, EBSD, WDS et autres applications analytiques. Le système prend en charge le mode faible vide ainsi qu'un détecteur d'électrons secondaires à faible vide hautes performances et un détecteur d'électrons rétrodiffusés rétractable, qui peuvent aider à observer directement des échantillons peu conducteurs, voire non conducteurs. Le mode de navigation optique standard et une interface utilisateur intuitive facilitent votre travail d'analyse.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM5000 est un microscope électronique à balayage à émission de champ doté d'une capacité d'imagerie et d'analyse haute résolution, soutenu par de nombreuses fonctions, bénéficiant d'une conception avancée de colonne d'optique électronique, avec une technologie de tunnel de faisceau d'électrons à haute pression (SuperTunnel), une faible aberration et une non-immersion. lentille d'objectif, permet d'obtenir une imagerie haute résolution basse tension, l'échantillon magnétique peut également être analysé. Grâce à la navigation optique, aux fonctionnalités automatisées, à l'interface utilisateur d'interaction homme-machine soigneusement conçue et au processus de fonctionnement et d'utilisation optimisé, que vous soyez un expert ou non, vous pouvez rapidement démarrer et terminer un travail d'imagerie et d'analyse haute résolution.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM4000 est un microscope électronique à balayage à émission de champ thermique analytique équipé d'un canon électronique à émission de champ Schottky longue durée à haute luminosité. La conception de lentille magnétique à trois étages, avec un courant de faisceau important et réglable en continu, présente des avantages évidents dans les applications EDS, EBSD, WDS et autres. Prend en charge le mode faible vide, peut observer directement la conductivité des échantillons faibles ou non conducteurs. Le mode de navigation optique standard, ainsi qu'une interface de fonctionnement intuitive, facilitent votre travail d'analyse.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM3200 est un microscope électronique à balayage à filament de tungstène haute performance. Il possède d’excellentes capacités de qualité d’imagerie dans les modes de vide poussé et faible. Il dispose également d’une grande profondeur de champ avec un environnement convivial pour caractériser les échantillons. De plus, une riche évolutivité aide les utilisateurs à explorer le monde de l'imagerie microscopique.
Apprendre encore plusCIQTEK DB500 est un microscope électronique à balayage à émission de champ avec une colonne à faisceau d'ions focalisé pour l'analyse nanométrique et la préparation d'échantillons, qui est appliqué avec la technologie « SuperTunnel », une faible aberration et une conception d'objectif sans magnétique, avec basse tension et haute résolution. capacité qui garantit sa capacité analytique à l’échelle nanométrique. La colonne d'ions facilite une source d'ions de métal liquide Ga+ avec un faisceau d'ions très stable et de haute qualité pour garantir une capacité de nanofabrication. Le DB500 est équipé d'un nanomanipulateur intégré, d'un système d'injection de gaz, d'un mécanisme électrique anti-contamination pour l'objectif et de 24 ports d'extension, ce qui en fait une plate-forme complète de nano-analyse et de fabrication avec des configurations complètes et une extensibilité.
Apprendre encore plusCIQTEK SEM5000X est un microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) ultra haute résolution avec une résolution révolutionnaire de 0,6 nm à 15 kV et 1,0 nm à 1 kV. Bénéficiant du processus d'ingénierie de colonne amélioré, de la technologie « SuperTunnel » et de la conception d'objectif haute résolution, le SEM5000X peut apporter de nouvelles améliorations en matière de résolution d'imagerie basse tension. Les ports de la chambre d'échantillon s'étendent jusqu'à 16 et le verrouillage de charge d'échange d'échantillon prend en charge une taille de tranche allant jusqu'à 8 pouces (diamètre maximum 208 mm), ce qui élargit considérablement les applications. couverture. Les modes de numérisation avancés et les fonctions automatisées améliorées apportent des performances plus élevées et une expérience encore plus optimisée.
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