Analisi elettronica della ceramica - Applicazioni di microscopia elettronica a scansione (SEM).

December 12, 2022

I materiali ceramici hanno una serie di caratteristiche come elevato punto di fusione, elevata durezza, elevata resistenza all'usura e resistenza all'ossidazione e sono ampiamente utilizzati in vari campi dell'economia nazionale come l'industria elettronica, l'industria automobilistica, l'industria tessile, chimica e aerospaziale . Le proprietà fisiche dei materiali ceramici dipendono in gran parte dalla loro microstruttura, che è un'importante area di applicazione del SEM.

Cosa sono le ceramiche?

I materiali ceramici sono una classe di materiali inorganici non metallici costituiti da composti naturali o sintetici mediante formatura e sinterizzazione ad alta temperatura e possono essere suddivisi in materiali ceramici generali e materiali ceramici speciali.

I materiali ceramici speciali possono essere classificati in base alla composizione chimica: ceramiche di ossido, ceramiche di nitruro, ceramiche di carburo, ceramiche di boruro, ceramiche di siliciuro, ecc.; in base alle loro caratteristiche e applicazioni possono essere suddivisi in ceramiche strutturali e ceramiche funzionali.

Figura 1 Morfologia microscopica della ceramica al nitruro di boro Figura 1 Morfologia microscopica della ceramica al nitruro di boro

Il SEM aiuta a studiare le proprietà dei materiali ceramici

Con il continuo sviluppo della società, della scienza e della tecnologia, le esigenze delle persone in termini di materiali sono aumentate, il che richiede una comprensione più profonda delle varie proprietà fisiche e chimiche della ceramica. Le proprietà fisiche dei materiali ceramici dipendono in gran parte dalla loro microstruttura [1] e le immagini SEM sono ampiamente utilizzate nei materiali ceramici e in altri campi di ricerca grazie alla loro alta risoluzione, all'ampio intervallo di ingrandimento regolabile e all'imaging stereoscopico. Il microscopio elettronico a scansione a emissione di campo CIQTEK SEM5000 può essere utilizzato per osservare facilmente la microstruttura dei materiali ceramici e dei prodotti correlati e, inoltre, lo spettrometro di energia a raggi X può essere utilizzato per determinare rapidamente la composizione elementare dei materiali.

Applicazione del SEM nello studio della ceramica elettronica

Il più grande mercato di utilizzo finale dell'industria della ceramica speciale è l'industria elettronica, dove il titanato di bario (BaTiO3) è ampiamente utilizzato nei condensatori ceramici multistrato (MLCC), nei termistori (PTC) e in altri dispositivi elettronici. componenti grazie alla sua elevata costante dielettrica, alle eccellenti proprietà ferroelettriche e piezoelettriche, alla resistenza alla tensione e alle proprietà di isolamento [2]. Con il rapido sviluppo dell'industria dell'informazione elettronica, la domanda di titanato di bario è in aumento e i componenti elettronici stanno diventando più piccoli e miniaturizzati, il che comporta anche requisiti più elevati per il titanato di bario.

I ricercatori spesso regolano le proprietà modificando la temperatura di sinterizzazione, l'atmosfera, il drogaggio e altri processi di preparazione. Tuttavia, il punto è che i cambiamenti nel processo di preparazione causano cambiamenti nella microstruttura del materiale e quindi nelle proprietà. Gli studi hanno dimostrato che le proprietà ferroelettriche dielettriche del titanato di bario sono strettamente correlate alla microstruttura del materiale, come la porosità e la dimensione dei grani [3]. La morfologia delle particelle, l'uniformità della dimensione delle particelle e la dimensione dei grani delle polveri ceramiche di titanato di bario possono essere caratterizzate mediante microscopia elettronica a scansione a emissione di campo SEM5000 come mostrato nella Figura 2.

I risultati della caratterizzazione della microstruttura sono guide importanti per la selezione dei metodi di sinterizzazione e dei parametri di processo. Inoltre, lo studio della microstruttura dei materiali mediante SEM aiuta a comprendere la relazione tra microstruttura e proprietà.

Figura 2 Morfologia microscopica della polvere ceramica di titanato di bario

Anche il titanato di bario e stronzio (BaxSr1-xTiO3) è un importante materiale ceramico elettronico, che è una soluzione solida formata da titanato di stronzio e titanato di bario. Rispetto al titanato di bario, ha una costante dielettrica più elevata, una perdita dielettrica inferiore, una maggiore resistenza alla rottura e un punto di transizione di fase regolabile con composizione, ed è stato ampiamente studiato e utilizzato nei dispositivi elettronici da un gran numero di studiosi. [4] Attualmente, i ricercatori utilizzano spesso metodi come la regolazione del rapporto Sr/Ba e elementi dopanti per ottenere prestazioni migliori. Tuttavia, è ancora fondamentale modulare le proprietà del materiale modificando la microstruttura del materiale. La Figura 3 mostra l'immagine elettronica retrodiffusa del titanato di bario-stronzio sinterizzato testato dal microscopio elettronico a scansione a emissione di campo SEM5000, che può essere utilizzato per caratterizzare l'omogeneità compositiva del materiale a basso ingrandimento, mentre l'immagine elettronica retrodiffusa ad alto ingrandimento ha anche una certa rivestimento morfologico.

Figura 3 Morfologia microscopica dei prodotti sinterizzati di titanato di bario stronzio

I materiali ceramici, i materiali metallici e i materiali polimerici sono i tre materiali più utilizzati nella società odierna. Con il continuo sviluppo della scienza, della tecnologia e dell’economia sociale, il futuro porrà requisiti sempre più severi in termini di prestazioni dei materiali ceramici. L'uso del SEM per caratterizzare la microstruttura dei materiali ceramici aiuterà a migliorare la tecnologia di preparazione dei materiali ceramici verso prestazioni più elevate.

Microscopio elettronico a scansione a emissione di campo CIQTEK SEM5000

SEM5000 è un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo ad alta risoluzione e ricco di funzionalità, con design avanzato del barilotto, decelerazione all'interno del barilotto e design dell'obiettivo magnetico senza perdite a bassa aberrazione, per ottenere immagini ad alta risoluzione a bassa tensione, che possono essere applicate ai campioni magnetici. SEM5000 è dotato di navigazione ottica, funzioni automatiche perfette, interazione uomo-macchina ben progettata, funzionamento ottimizzato e processo di utilizzo. Indipendentemente dal fatto che l'operatore abbia una vasta esperienza, puoi iniziare rapidamente con il compito della fotografia ad alta risoluzione.

ciqtek-sem

prodotti correlati

field emission scanning electron microscope fe sem

FESEM | SEM4000Pro

Analitico Schottky Microscopio elettronico a scansione a emissione di campo (FESEM) CIQTEK SEM4000Pro È un modello FE-SEM analitico dotato di un cannone elettronico a emissione di campo Schottky ad alta luminosità e lunga durata. Il suo design a lente elettromagnetica a tre stadi offre vantaggi significativi in applicazioni analitiche come EDS/EDX, EBSD, WDS e altre ancora. Il modello è dotato di serie di una modalità a basso vuoto e di un rivelatore di elettroni secondari a basso vuoto ad alte prestazioni, nonché di un rivelatore di elettroni retrodiffusi retrattile, che agevola l'osservazione di campioni scarsamente conduttivi o non conduttivi.

Saperne di più

Microscopio elettronico a scansione a emissione di campo | SEM5000

CIQTEK SEM5000 è un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo con capacità di imaging e analisi ad alta risoluzione, supportato da numerose funzioni, beneficia del design avanzato della colonna ottica elettronica, con tecnologia tunnel del fascio di elettroni ad alta pressione (SuperTunnel), bassa aberrazione e non immersione lente dell'obiettivo, raggiunge immagini ad alta risoluzione a bassa tensione, è anche possibile analizzare il campione magnetico. Con la navigazione ottica, le funzionalità automatizzate, l'interfaccia utente di interazione uomo-computer attentamente progettata e il funzionamento e il processo di utilizzo ottimizzati, non importa se sei un esperto o meno, puoi iniziare rapidamente e completare il lavoro di imaging e analisi ad alta risoluzione.

Saperne di più

FESEM ad altissima risoluzione | SEM5000X

Microscopia elettronica a scansione a emissione di campo ad altissima risoluzione (FESEM) IL CIQTEK SEM5000X è un FESEM ad altissima risoluzione con un design ottimizzato della colonna ottica elettronica, che riduce le aberrazioni complessive del 30% e raggiunge una risoluzione ultraelevata di 0,6 nm a 15 kV e 1,0 nm a 1 kV. La sua elevata risoluzione e stabilità lo rendono vantaggioso nella ricerca avanzata sui materiali nanostrutturali, nonché nello sviluppo e nella produzione di chip IC semiconduttori a nodo ad alta tecnologia.

Saperne di più

field emission scanning electron microscopy

FESEM | SEM5000Pro

Alta risoluzione a bassa eccitazione IL CIQTEK SEM5000Pro è un Schottky ad alta risoluzione microscopio elettronico a scansione a emissione di campo (FE-SEM) specializzato in alta risoluzione, anche a basse tensioni di eccitazione. L'impiego di un'avanzata tecnologia ottica elettronica "Super-Tunnel" facilita un percorso del fascio senza incroci e un design di lenti composte elettrostatico-elettromagnetiche. Questi progressi riducono l'effetto di carica spaziale, minimizzano le aberrazioni delle lenti, migliorano la risoluzione delle immagini a basse tensioni e raggiungono una risoluzione di 1,1 nm a 1 kV, che consente l'osservazione diretta di campioni non conduttivi o semiconduttivi, riducendo efficacemente i danni causati dall'irradiazione del campione.

Saperne di più

SEM ad alta velocità | HEM6000

Ad alta velocità Emissione di campo completamente automatizzata Microscopio elettronico a scansione Postazione di lavoro CIQTEK HEM6000 tecnologie delle strutture quali il cannone elettronico a corrente a fascio largo ad alta luminosità, il sistema di deflessione del fascio elettronico ad alta velocità, la decelerazione dello stadio di campionamento ad alta tensione, l'asse ottico dinamico e l'obiettivo combinato elettromagnetico ed elettrostatico a immersione per ottenere un'acquisizione di immagini ad alta velocità garantendo al contempo una risoluzione su scala nanometrica. Il processo di funzionamento automatizzato è progettato per applicazioni come un flusso di lavoro di imaging ad alta risoluzione su ampie aree più efficiente e intelligente. La sua velocità di imaging è oltre cinque volte superiore a quella di un microscopio elettronico a scansione a emissione di campo convenzionale (FESEM).

Saperne di più

Filamento di tungsteno SEM | SEM3200

SEM a filamento di tungsteno universale e ad alte prestazioni Microscopio IL Microscopio SEM CIQTEK SEM3200 è un eccellente microscopio elettronico a scansione (SEM) a filamento di tungsteno per uso generale con eccezionali capacità complessive. La sua esclusiva struttura a doppio anodo garantisce un'elevata risoluzione e migliora il rapporto segnale/rumore dell'immagine a basse tensioni di eccitazione. Inoltre, offre un'ampia gamma di accessori opzionali, rendendo il SEM3200 uno strumento analitico versatile con un'eccellente espandibilità.

Saperne di più

FESEM | SEM4000X

Stabile, versatile, flessibile ed efficiente IL CIQTEK SEM4000X è stabile, versatile, flessibile ed efficiente microscopio elettronico a scansione a emissione di campo (FE-SEM) Raggiunge una risoluzione di 1,8 nm a 1,0 kV e affronta facilmente le sfide dell'imaging ad alta risoluzione per vari tipi di campioni. Può essere aggiornato con una modalità di decelerazione ultra-fascio per migliorare ulteriormente la risoluzione a bassa tensione. Il microscopio utilizza la tecnologia multi-detector, con un rivelatore di elettroni (UD) in colonna in grado di rilevare segnali SE e BSE garantendo al contempo prestazioni ad alta risoluzione. Il rivelatore di elettroni (LD) montato nella camera incorpora uno scintillatore a cristallo e tubi fotomoltiplicatori, offrendo maggiore sensibilità ed efficienza, con conseguenti immagini stereoscopiche di eccellente qualità. L'interfaccia utente grafica è intuitiva e dotata di funzioni di automazione come luminosità e contrasto automatici, messa a fuoco automatica, stigmatizzatore automatico e allineamento automatico, consentendo l'acquisizione rapida di immagini ad altissima risoluzione.

Saperne di più

Emissione di campo TEM | TH-F120

Microscopio elettronico a trasmissione a emissione di campo (TEM) da 120 kV 1. Spazi di lavoro divisi: Gli utenti utilizzano TEM in una stanza divisa con comodità riducendo le interferenze ambientali al TEM. 2. Elevata efficienza operativa: Il software designato integra processi altamente automatizzati, consentendo un'interazione TEM efficiente con il monitoraggio in tempo reale. 3. Esperienza operativa migliorata: Dotato di un cannone elettronico a emissione di campo con un sistema altamente automatizzato. 4. Elevata espandibilità: Sono presenti interfacce sufficienti riservate agli utenti per l'aggiornamento a una configurazione superiore, che soddisfa diversi requisiti applicativi.

Saperne di più

Filamento di tungsteno SEM | SEM3300

Risoluzione ultra elevata Microscopio elettronico a scansione a filamento di tungsteno IL CIQTEK SEM3300 Microscopio elettronico a scansione (SEM) Incorpora tecnologie come l'ottica elettronica "Super-Tunnel", i rivelatori di elettroni a lente e l'obiettivo composto elettrostatico ed elettromagnetico. Applicando queste tecnologie al microscopio a filamento di tungsteno, si supera il limite di risoluzione di lunga data di questo tipo di microscopio elettronico a scansione (SEM), consentendo al SEM a filamento di tungsteno di eseguire analisi a bassa tensione precedentemente ottenibili solo con i SEM a emissione di campo.

Saperne di più

FIB-SEM | DB550

Ga + Microscopio elettronico a scansione a emissione di campo con fascio ionico focalizzato IL Microscopio elettronico a scansione a fascio ionico focalizzato (FIB-SEM) CIQTEK DB550 Dispone di una colonna a fascio ionico focalizzato per nanoanalisi e preparazione di campioni. Utilizza la tecnologia ottica elettronica "super tunnel", bassa aberrazione e design dell'obiettivo non magnetico, e presenta la caratteristica "bassa tensione, alta risoluzione" per garantire le sue capacità analitiche su scala nanometrica. Le colonne ioniche facilitano un Ga + Sorgente di ioni di metallo liquido con fasci ionici altamente stabili e di alta qualità per garantire capacità di nanofabbricazione. Il DB550 è una workstation all-in-one per l'analisi e la fabbricazione di nanoparticelle, dotata di un nanomanipolatore integrato, un sistema di iniezione di gas e un software con interfaccia grafica intuitiva.

Saperne di più

Applicazioni