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.
Microscope SEM à filament de tungstène universel et hautes performances Le microscope SEM CIQTEK SEM3200 est un excellent microscope électronique à balayage à filament de tungstène (MEB) à usage général doté de capacités globales exceptionnelles. Sa structure unique de canon électronique à double anode garantit une haute résolution et améliore le rapport signal/bruit de l'image à de faibles tensions d'excitation. De plus, il offre une large gamme d'accessoires en option, faisant du SEM3200 un instrument d'analyse polyvalent doté d'excellentes possibilités d'utilisation.
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 plusStable, polyvalent, flexible et efficace Le CIQTEK SEM4000X est un microscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) stable, polyvalent, flexible et efficace. Il atteint une résolution de 1,9 nm à 1,0 kV et relève facilement les défis d'imagerie haute résolution pour différents types d'échantillons. Il peut être mis à niveau avec un mode de décélération ultra-faisceau pour améliorer encore davantage la résolution basse tension. Le microscope utilise une technologie multi-détecteurs, avec un détecteur d'électrons (UD) dans la colonne capable de détecter les signaux SE et BSE tout en offrant des performances haute résolution. Le détecteur d'électrons (LD) monté sur chambre intègre un scintillateur à cristal et des tubes photomultiplicateurs, offrant une sensibilité et une efficacité plus élevées, résultant en des images stéréoscopiques d'excellente qualité. L'interface utilisateur graphique est conviviale et comprend des fonctions d'automatisation telles que la luminosité et le contraste automatiques, la mise au point automatique, le stigmateur automatique et l'alignement automatique, permettant une capture rapide d'images ultra haute résolution.
Apprendre encore plusMicroscope électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM) avec colonnes à faisceau d'ions focalisé (FIB) Le microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisé CIQTEK DB550 (FIB-SEM) dispose d'une colonne de faisceau d'ions focalisé pour la nano-analyse et la préparation d'échantillons. Il utilise la technologie d'optique électronique « super tunnel », une faible aberration et une conception d'objectif non magnétique, et possède la fonction « basse tension, haute résolution » pour garantir ses capacités analytiques à l'échelle nanométrique. Les colonnes d'ions facilitent une source d'ions de métal liquide Ga+ avec des faisceaux d'ions très stables et de haute qualité pour garantir les capacités de nanofabrication. Le DB550 est une station de travail de nano-analyse et de fabrication tout-en-un avec un nano-manipulateur intégré, un système d'injection de gaz et un logiciel GUI convivial.
Apprendre encore plusHaute résolution sous faible excitation Le CIQTEK SEM5000Pro est un microscope électronique à balayage à émission de champ Schottky (FE-SEM) spécialisé en haute résolution, même sous une faible tension d'excitation. L'utilisation d'une technologie avancée d'optique électronique « Super-Tunnel » facilite un trajet de faisceau sans croisement avec une conception de lentille composée électrostatique-électromagnétique. Ces avancées réduisent l'effet de charge spatiale, minimisent les aberrations de l'objectif, améliorent la résolution d'imagerie à basse tension et atteignent une résolution de 1,2 nm à 1 kV, ce qui permet l'observation directe d'échantillons non conducteurs ou semi-conducteurs, réduisant ainsi efficacement l'échantillon. dommages causés par l'irradiation.
Apprendre encore plusMicroscope électronique à balayage à grande vitesse pour l'imagerie à grande échelle de échantillons de grand volume CIQTEK HEM6000 intègre des technologies telles que le canon à électrons à courant large et à haute luminosité, le système de déviation du faisceau d'électrons à grande vitesse, la décélération de l'étage d'échantillonnage à haute tension, l'axe optique dynamique et l'objectif combiné électromagnétique et électrostatique à immersion. pour obtenir une acquisition d'images à grande vitesse tout en garantissant une résolution à l'échelle nanométrique. Le processus de fonctionnement automatisé est conçu pour des applications telles qu'un flux de travail d'imagerie haute résolution sur de grandes surfaces plus efficace et plus intelligent. La vitesse d'imagerie peut atteindre plus de 5 fois celle d'un microscope électronique à balayage à émission de champ classique (FESEM).
Apprendre encore plusMicroscope électronique à balayage à émission de champ analytique (FESEM) avec grand faisceau I CIQTEK SEM4000Pro est un modèle analytique de FE-SEM, équipé d'un canon à électrons à émission de champ Schottky à haute luminosité et longue durée de vie. La conception de la lentille électromagnétique à 3 étages offre des avantages significatifs dans les applications analytiques telles que EDS/EDX, EBSD, WDS, etc. Il est livré en standard avec un mode faible vide et un détecteur d'électrons secondaires à faible vide haute performance, ainsi qu'un détecteur d'électrons rétrodiffusés rétractable, qui profite à l'observation d'échantillons peu conducteurs ou non conducteurs.
Apprendre encore plusMicroscope électronique à balayage à filament de tungstène de nouvelle génération Le CIQTEK SEM3300 microscope électronique à balayage (SEM) intègre des technologies telles que l'optique électronique « Super-Tunnel », des détecteurs d'électrons intégrés et un objectif composé électrostatique et électromagnétique. En appliquant ces technologies au microscope à filament de tungstène, la limite de résolution de longue date d'un tel SEM est dépassée, permettant au SEM à filament de tungstène d'effectuer des tâches d'analyse à basse tension auparavant uniquement réalisables avec des SEM à émission de champ.
Apprendre encore plusLa microscopie électronique à balayage par émission de champ à ultra haute résolution (FESEM) reprend les limites Le CIQTEK SEM5000X est un FESEM ultra haute résolution avec une conception de colonne d'optique électronique optimisée, réduisant les aberrations globales de 30 %, atteignant une ultra haute résolution de 0,6 nm à 15 kV et 1,0 nm à 1 kV. . Sa haute résolution et sa stabilité le rendent avantageux dans la recherche avancée sur les matériaux nanostructuraux, ainsi que dans le développement et la fabrication de puces IC à semi-conducteurs à nœuds de haute technologie.
Apprendre encore plusMicroscope électronique à transmission (TEM) à émission de champ 120 kV 1. Espaces de travail divisés : Les utilisateurs utilisent le TEM dans une pièce divisée avec un confort réduisant les interférences environnementales sur le TEM. 2. Efficacité opérationnelle élevée : le logiciel désigné intègre des processus hautement automatisés, permettant une interaction TEM efficace avec une surveillance en temps réel. 3. Expérience opérationnelle améliorée : Équipé d'un canon à électrons à émission de champ avec un système hautement automatisé. 4. Haute extensibilité : Il existe suffisamment d'interfaces réservées aux utilisateurs pour passer à une configuration supérieure, qui répond à diverses exigences d'application.
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