주사전자현미경(SEM), 그 용도는?

전자현미경이 무엇이며 무엇을 분석할 수 있는지 아십니까? 이 게시물에서 아트리아 재료 팀이 설명합니다!

많은 결함 재료에서 발생하는 현상은 설명하기 어렵고 그 원인을 정의하는 것은 매우 복잡한 작업이 될 수 있습니다. 그러나 오늘날 현미경 분석 기술의 큰 발전은 우리의 손끝에 있으며, 이는 실패의 원인에 대한 설명을 찾는 데 핵심 정보를 제공할 수 있습니다. . 

주사 전자 현미경 또는 SEM이란 무엇입니까 ?

전자 현미경은 전자 주사 빔의 방출을 기반으로 합니다. 샘플과 상호 작용하여 감지기에 의해 수집되는 다양한 유형의 신호를 생성합니다. 마지막으로 감지기에서 얻은 정보가 변환되어 고화질 이미지가 생성됩니다. , 0.4 ~ 20나노미터의 분해능을 가집니다. 결론적으로 우리는 샘플의 표면 지형에 대한 고해상도 이미지를 얻습니다.

이를 통해 다양한 유형의 자료를 연구할 수 있습니다(아래에서 모든 경우에 준비가 동일하지는 않습니다.):

• 금속 :강철, 알루미늄, 티타늄, 구리, 귀금속, 합금, …
• 도자기 :유리, 콘크리트, 알루미나, 지르코니아, 카바이드, 석재, 도자기 …
• 폴리머 :PP, PE, 나일론과 같은 열가소성 수지; 멜라민, 폴리이미드와 같은 열경화성 물질; 고무, 실리콘과 같은 엘라스토머, …
• 합성물 :탄소 섬유, 유리 섬유, 흑연, 세라믹 복합 재료, 수지, …
• 유기농 :면, 나무, 박테리아, 세포, …

주사 전자 현미경(SEM)은 어떻게 작동합니까?

주사 전자 현미경(SEM)에는 시료에 영향을 미치는 전자 빔을 생성하는 필라멘트가 있습니다. 이 전자는 연구 중인 샘플과 상호 작용하고 다른 검출기에 의해 해석되는 다른 신호를 반환합니다. 이 정보를 통해 다음에서 피상적인 정보를 얻을 수 있습니다.

• 모양 및 지형

• 질감

• 구성

전자빔의 상호작용 샘플의 표면과 함께 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 '배' 모양으로 발생합니다. 침투는 우리가 작업하는 kV에 따라 다르며 표준은 1-5 미크론의 침투입니다.

샘플, '배' 모델과의 전자빔 상호작용

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주사 전자 현미경(SEM)의 감지기

가장 일반적인 감지기는 다음과 같습니다.

• 보조 전자 검출기(SE): 전자빔의 상호작용에 의해 물질에서 생성된 2차 전자로부터 에너지를 포착합니다. 가장 피상적인 질감/지형에 대한 정보를 제공합니다. 가장 바깥쪽 레이어(하단 이미지의 표면에 가장 가까운 '배')에서 오기 때문입니다.

• 백산란 전자 검출기(BSE): 후방 산란 전자('배'의 두 번째 층)에서 오는 에너지를 포착합니다. 표면 해상도는 낮지만 원자 번호의 변화 에 민감합니다. 표면 요소, 따라서 구성. 우리는 원자량에 따라 다른 회색 음영을 관찰할 것입니다(더 많은 에너지를 방출하고 더 '빛나기' 때문에 원소가 무거울수록 더 명확함).

• X선 검출기(EDX, EDS 또는 EDAX ):이 검출기는 표면('배'의 세 번째 레이어)에서 생성된 X-선의 에너지를 캡처하고 샘플의 각 요소의 특성이므로 요소 구성 . BSE와 달리 샘플에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 샘플 표면의 구성을 반정량적으로 알 수 있습니다. EDX는 샘플 표면의 특정 지점이나 영역에 적용할 수 있습니다. 분석이 영역에 적용되면 샘플의 선택된 영역이 가지고 있는 다른 요소로 맵을 얻을 수 있으며 각 요소는 다른 색상으로 표시됩니다. 아래 프로젝트 중 하나의 이미지에서 확인할 수 있습니다.

• X선 감지기(WDS): EDX와 유사하지만 한 번에 모든 X선의 에너지를 받는 대신 단일 요소에서 생성된 신호 . 느리지만 더 민감하고 정확한 기술입니다.

• 회절 후방 산란 전자 검출기(BSE D) :이 검출기는 브래그의 법칙을 준수하고 샘플의 결정 구조에 대한 정보를 제공하는 표면에 의해 회절된 전자의 에너지를 수신합니다.>

왼쪽. SE 검출기; 오른쪽. 광우병 검출기

FEI 현미경을 사용한 EDX

출처에 따른 주사전자현미경의 종류

SEM, FE-SEM 또는 FIB-SEM과 같은 용어를 보았을 수 있습니다. 차이점을 알고 있습니까? 힘내세요!:

• SEM : 이것은 우리가 이미 설명했고 전자의 열 소스가 있는 기존 SEM입니다.

• FE-SEM (전계 방출 SEM):이들은 진화이며 전자 소스로서 전계 방출을 가지고 있습니다. 고에너지 및 저에너지 전자빔을 제공하는 총. 이 광선은 초점이 매우 잘 맞기 때문에 더 나은 해상도를 제공합니다.

• 이중 빔 또는 FIB-SEM (이중 빔 현미경 또는 집속 이온 빔 SEM):두 개의 기둥이 있습니다. 하나는 이온이고 다른 하나는 52º의 전자입니다. 이온 컬럼은 갈륨(Ga +) 이온 빔을 사용합니다. Ga + 이온은 전자보다 130,000 무겁기 때문에 침투는 적지만 시료와의 상호 작용은 더 강합니다. 또한 이온 슬라이스를 만들어 내부 레이어를 시각화할 수 있습니다.

이온 컷이 수행된 Dual Beam 이미지

진공에 따른 주사전자현미경의 종류

진공 유형에 따라 여러 유형의 SEM이 있습니다.

• 고진공 SEM :샘플은 건조하고 전도성이 있어야 합니다. 비전도성 샘플의 경우 탄소 또는 금속 스퍼터링 층으로 코팅할 수 있습니다.

• 환경 SEM(ESEM) 없음 :무에스트라 준비가 필요 없습니다. SE pueden analizar muestras biológicas y no conductoras sin necesidad de recubrir.

광학 현미경(OM)과 주사 전자 현미경(SEM)의 차이점

광학 현미경과 주사 전자 현미경의 주요 차이점을 알려드립니다.

• 증가 : 광학 현미경은 4x에서 약 1000x까지, SEM은 10x에서 3,000,000x 이상까지 다양합니다.

• 필드 깊이 : 또는 동일한 것, 동시에 얼마나 많은 샘플에 초점이 맞춰져 있는지. 광학 현미경의 경우 0.19미크론에서 15미크론 범위입니다. SEM에서 이 범위는 0.4미크론에서 4mm로 더 넓습니다.

• 해결책 :광학 현미경은 약 0.2마이크론의 공간 분해능에 도달할 수 있지만 SEM은 일부 모델 및 렌즈의 경우 최대 0.4nm에 도달할 수 있습니다.

광학 현미경이 있는 왼쪽 이미지; Nanoimages 현미경을 사용한 오른쪽 SEM 이미지.

다른 특성화 기술과 비교한 전자 현미경의 장점

전자현미경은 매우 적은 양의 샘플 때문에 재료의 특성화에 매우 유용한 기술입니다. 필요하며 비파괴 기술(샘플을 슬라이드나 코트에 맞추기 위해 절단할 필요가 없는 한), 즉, 샘플이 손상되지 않고 복구될 수 있습니다. 이 기술의 사용이 의미하는 유일한 요구 사항은 샘플이 전도성이어야 한다는 것입니다. 이미지를 얻는 것은 장비와 샘플에서 방출되는 전자의 상호 작용의 산물이기 때문입니다. 샘플이 전도성이 아닌 경우 물리적 기상 증착을 통해 전도성 요소의 수 나노미터 층을 증착하는 샘플 금속화기를 사용할 수 있으므로 이미 본 것처럼 문제가 없습니다. 따라서 구성 및 주사 전자를 얻을 수 있습니다. EDX를 통한 현미경 이미지. 얻은 이미지는 고해상도입니다.

순수 이미징 부품과 해당 EDX 검출기는 모두 비파괴적이고 빠른 응답 기술입니다. 따라서 어떤 유형의 표면 토폴로지 샘플에는 결함이 있습니다. 및 구성 단일 이미지 획득으로.

레이저로 제조하고 FESEM으로 관찰한 미세 천공

 

SEM 주사 전자 현미경 응용 프로그램

ATRIA에서 전자현미경은 널리 사용되는 잘 알려진 도구입니다. 이러한 유형의 기술은 다양한 섹터에서 사용됩니다. 자동차, 건설, 소비재, 소매, 방위, 치과 또는 포장 등.

전자 현미경은 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다. 다음과 같이 다양합니다.

• 제품 디자인 실패 분석 :예를 들어 이 프로젝트에서 실패가 발생한 이유를 알기 위해 제품의 품질 테스트에서 나타난 결함의 형태와 구성을 특성화했습니다. 연구할 수 있는 또 다른 유형의 실패는 박리, 접착, …

• C 표면 질감의 특성화 :생성된 지형과 구조를 예를 들어 레이저 기술을 통한 샘플로 알고 싶을 때 SEM은 이 프로젝트에서 매우 유용한 도구입니다. 그것은 또한 표시의 레이저 매개변수의 최적화를 허용했습니다.

• 표면 결함 분석 및 품질 관리 :SEM을 통해 결함을 시각화하고 유형을 알 수 있습니다(예:이 프로젝트). 제품의 정상적인 사용에서 나타나는 결함을 연구합니다.

• S 오염 물질 연구 :EDX 검출기 덕분에 샘플에서 접착 문제, 도장 또는 구조적 결함을 유발하는 원치 않는 오염 물질을 찾을 수 있습니다. 프로젝트의 예를 볼 수 있습니다. EDX를 통해 주요 차이점을 발견한 페인트의 오염 물질에 대한 연구를 수행했습니다.

• 형태 및 구조 연구 :금속, 폴리머, 세라믹, 광물 또는 복합 재료와 같은 다양한 재료의 결정상 및 전이를 식별하고 분석합니다. SEM 덕분에 피로, 부식, 균열 등의 열화 유형을 연구할 수 있습니다.

• 경쟁사 분석: SEM 기술은 또한 경쟁 제품을 연구하고 벤치마킹을 수행하는 데 사용됩니다.

표면 오염을 확인할 수 있는 SEM 이미지 도료의 접착력이 좋지 않아 나타나서는 안 되는 밝은 점으로

제품 표면의 미세 구조를 분석해야 합니까? 결함이 있는 것으로 판명된 제품을 조사하시겠습니까? 결함이 지속적으로 나타나는데 그 원인이 무엇인지 알고 싶습니까? 우리 네트워크에서 이에 대해 알려주고 [email protected]으로 편지를 보내주십시오. 또는 문의 양식을 작성하세요.

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