Análisis de cerámica electrónica: aplicaciones de microscopía electrónica de barrido (SEM)
Los materiales cerámicos tienen una serie de características como alto punto de fusión, alta dureza, alta resistencia al desgaste y resistencia a la oxidación, y son ampliamente utilizados en diversos campos de la economía nacional como la industria electrónica, la industria automotriz, la industria textil, la industria química y la aeroespacial. . Las propiedades físicas de los materiales cerámicos dependen en gran medida de su microestructura, que es un área de aplicación importante del SEM.
¿Qué son las cerámicas?
Los materiales cerámicos son una clase de materiales inorgánicos no metálicos hechos de compuestos naturales o sintéticos mediante conformación y sinterización a alta temperatura y se pueden dividir en materiales cerámicos generales y materiales cerámicos especiales.
Los materiales cerámicos especiales se pueden clasificar según su composición química: cerámicas de óxido, cerámicas de nitruro, cerámicas de carburo, cerámicas de boruro, cerámicas de siliciuro, etc.; Según sus características y aplicaciones se pueden dividir en cerámica estructural y cerámica funcional.
Figura 1 Morfología microscópica de cerámicas de nitruro de boro.
SEM ayuda a estudiar las propiedades de los materiales cerámicos
Con el continuo desarrollo de la sociedad, la ciencia y la tecnología, las necesidades de materiales de las personas han ido aumentando, lo que requiere una comprensión más profunda de las diversas propiedades físicas y químicas de la cerámica. Las propiedades físicas de los materiales cerámicos dependen en gran medida de su microestructura [1], y las imágenes SEM se utilizan ampliamente en materiales cerámicos y otros campos de investigación debido a su alta resolución, amplio rango de aumento ajustable e imágenes estereoscópicas. El microscopio electrónico de barrido por emisión de campo CIQTEK SEM5000 se puede utilizar para observar fácilmente la microestructura de materiales cerámicos y productos relacionados y, además, el espectrómetro de energía de rayos X se puede utilizar para determinar rápidamente la composición elemental de los materiales.
Aplicación de SEM en el estudio de la cerámica electrónica
El mayor mercado de uso final de la industria de la cerámica especial es la industria electrónica, donde el titanato de bario (BaTiO3) se utiliza ampliamente en condensadores cerámicos multicapa (MLCC), termistores (PTC) y otros componentes electrónicos. componentes debido a su alta constante dieléctrica, excelentes propiedades ferroeléctricas y piezoeléctricas y propiedades de resistencia al voltaje y aislamiento [2]. Con el rápido desarrollo de la industria de la información electrónica, la demanda de titanato de bario está aumentando y los componentes electrónicos se están volviendo más pequeños y miniaturizados, lo que también plantea mayores requisitos para el titanato de bario.
Los investigadores suelen regular las propiedades cambiando la temperatura de sinterización, la atmósfera, el dopaje y otros procesos de preparación. Aún así, la esencia es que los cambios en el proceso de preparación provocan cambios en la microestructura del material y, por tanto, en sus propiedades. Los estudios han demostrado que las propiedades dieléctricas ferroeléctricas del titanato de bario están estrechamente relacionadas con la microestructura del material, como la porosidad y el tamaño de grano [3]. La morfología de las partículas, la uniformidad del tamaño de las partículas y el tamaño de grano de los polvos cerámicos de titanato de bario se pueden caracterizar mediante microscopía electrónica de barrido por emisión de campo SEM5000, como se muestra en la Figura 2.
Los resultados de la caracterización de la microestructura son guías importantes para la selección de métodos de sinterización, así como de parámetros del proceso. Además, el estudio de la microestructura de materiales mediante SEM ayuda a comprender la relación entre microestructura y propiedades.
Figura 2 Morfología microscópica del polvo cerámico de titanato de bario.
El titanato de bario y estroncio (BaxSr1-xTiO3) también es un importante material cerámico electrónico, que es una solución sólida formada por titanato de estroncio y titanato de bario. En comparación con el titanato de bario, tiene una constante dieléctrica más alta, una pérdida dieléctrica más baja, una resistencia a la ruptura más alta y un punto de transición de fase ajustable con composición, y ha sido ampliamente estudiado y utilizado en dispositivos electrónicos por un gran número de académicos. [4] Actualmente, los investigadores suelen utilizar métodos como el ajuste de la relación Sr/Ba y elementos dopantes para lograr un mejor rendimiento. Sin embargo, sigue siendo fundamental modular las propiedades del material cambiando la microestructura del material. La Figura 3 muestra la imagen electrónica retrodispersada del titanato de bario y estroncio sinterizado probado con el microscopio electrónico de barrido por emisión de campo SEM5000, que se puede utilizar para caracterizar la homogeneidad composicional del material con un aumento bajo, mientras que la imagen electrónica retrodispersada con un aumento alto también tiene una cierta revestimiento morfológico.
Figura 3 Morfología microscópica de productos sinterizados de titanato de bario y estroncio
Los materiales cerámicos, los materiales metálicos y los materiales poliméricos son los tres materiales más utilizados en la sociedad actual. Con el continuo desarrollo de la ciencia, la tecnología y la economía social, el futuro planteará exigencias más exigentes en las prestaciones de los materiales cerámicos. El uso de SEM para caracterizar la microestructura de materiales cerámicos ayudará a mejorar la tecnología de preparación de materiales cerámicos para lograr un mayor rendimiento.
Microscopio electrónico de barrido de emisión de campo CIQTEK SEM5000
SEM5000 es un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo de alta resolución y rico en funciones, con diseño de barril avanzado, desaceleración dentro del barril y diseño de objetivo magnético sin fugas de baja aberración, para lograr imágenes de alta resolución de bajo voltaje, que se pueden aplicar a muestras magnéticas. SEM5000 tiene navegación óptica, funciones automáticas perfectas, interacción hombre-máquina bien diseñada, operación optimizada y proceso de uso. Independientemente de si el operador tiene una amplia experiencia, usted podrá comenzar rápidamente con la tarea de la fotografía de alta resolución.
CIQTEK SEM5000 es un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo con capacidad de análisis e imágenes de alta resolución, respaldado por abundantes funciones, se beneficia del diseño avanzado de columna óptica electrónica, con tecnología de túnel de haz de electrones de alta presión (SuperTunnel), baja aberración y sin inmersión. Lente objetivo, logra imágenes de alta resolución de bajo voltaje, también se puede analizar la muestra magnética. Con navegación óptica, funcionalidades automatizadas, una interfaz de usuario de interacción persona-computadora cuidadosamente diseñada y un proceso de operación y uso optimizado, sin importar si es un experto o no, puede comenzar y completar rápidamente el trabajo de análisis e imágenes de alta resolución.
Aprende másMicroscopía electrónica de barrido por emisión de campo de ultraalta resolución (FESEM) El CIQTEK SEM5000X Es un FESEM de ultraalta resolución con un diseño optimizado de columna de óptica electrónica, que reduce las aberraciones generales en un 30 % y alcanza una resolución ultraalta de 0,6 nm a 15 kV y 1,0 nm a 1 kV. Su alta resolución y estabilidad lo hacen ventajoso en la investigación avanzada de materiales nanoestructurales, así como en el desarrollo y la fabricación de chips de circuitos integrados semiconductores de nodos de alta tecnología.
Aprende másAlta resolución bajo baja excitación El CIQTEK SEM5000Pro es un Schottky de alta resolución microscopio electrónico de barrido por emisión de campo (FE-SEM) Especializado en alta resolución incluso con bajo voltaje de excitación. El uso de una avanzada tecnología de óptica electrónica de "supertúnel" facilita una trayectoria de haz sin cruces y un diseño de lente compuesto electrostático-electromagnético. Estos avances reducen el efecto de carga espacial, minimizan las aberraciones de la lente, mejoran la resolución de imágenes a bajo voltaje y logran una resolución de 1,2 nm a 1 kV, lo que permite la observación directa de muestras no conductoras o semiconductoras, reduciendo efectivamente el daño por irradiación de las muestras.
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Aprende másMicroscopio electrónico de barrido de emisión de campo con haz de iones enfocado Ga+ El Microscopio electrónico de barrido de haz de iones enfocado CIQTEK DB550 (FIB-SEM) Cuenta con una columna de haz de iones enfocado para el nanoanálisis y la preparación de muestras. Utiliza tecnología de óptica electrónica de "supertúnel", baja aberración y diseño de objetivo no magnético, y cuenta con la característica de "bajo voltaje y alta resolución" para garantizar sus capacidades analíticas a escala nanométrica. Las columnas de iones facilitan una fuente de iones metálicos líquidos Ga+ con haces de iones de alta estabilidad y calidad para garantizar la nanofabricación. La DB550 es una estación de trabajo integral de nanoanálisis y fabricación con un nanomanipulador integrado, un sistema de inyección de gas y una interfaz gráfica de usuario intuitiva.
Aprende másAlta velocidad Emisión de campo totalmente automatizada Microscopio electrónico de barrido Puesto de trabajo CIQTEK HEM6000 tecnologías de instalaciones como el cañón de electrones de corriente de haz grande de alto brillo, sistema de deflexión de haz de electrones de alta velocidad, desaceleración de etapa de muestra de alto voltaje, eje óptico dinámico y lente objetivo combinado electromagnético y electrostático de inmersión para lograr una adquisición de imágenes de alta velocidad al tiempo que se garantiza una resolución a escala nanométrica. El proceso de operación automatizada está diseñado para aplicaciones como un flujo de trabajo de imágenes de alta resolución de áreas extensas más eficiente e inteligente. Su velocidad de captura de imágenes es cinco veces mayor que la de un microscopio electrónico de barrido por emisión de campo (FESEM) convencional.
Aprende másUltraalta resolución Microscopio electrónico de barrido con filamento de tungsteno El CIQTEK SEM3300 Microscopio electrónico de barrido (SEM) Incorpora tecnologías como la óptica electrónica de "supertúnel", detectores de electrones en la lente y lentes de objetivo compuestas electrostáticas y electromagnéticas. Al aplicar estas tecnologías al microscopio de filamento de tungsteno, se supera el límite de resolución de este tipo de microscopio electrónico de barrido (MEB), lo que permite realizar análisis de bajo voltaje que antes solo se podían realizar con MEB de emisión de campo.
Aprende másEstable, versátil, flexible y eficiente El CIQTEK SEM4000X Es estable, versátil, flexible y eficiente. microscopio electrónico de barrido por emisión de campo (FE-SEM) Alcanza una resolución de 1,9 nm a 1,0 kV y aborda fácilmente los desafíos de imágenes de alta resolución para diversos tipos de muestras. Puede actualizarse con un modo de desaceleración de ultrahaz para mejorar aún más la resolución de bajo voltaje. El microscopio utiliza tecnología multidetector, con un detector de electrones en columna (UD) capaz de detectar señales SE y BSE, a la vez que proporciona un rendimiento de alta resolución. El detector de electrones (LD) montado en la cámara incorpora un centelleador de cristal y tubos fotomultiplicadores, lo que ofrece mayor sensibilidad y eficiencia, lo que resulta en imágenes estereoscópicas de excelente calidad. La interfaz gráfica de usuario es intuitiva e incluye funciones de automatización como brillo y contraste automáticos, enfoque automático, estigmador automático y alineación automática, lo que permite capturar rápidamente imágenes de ultraalta resolución.
Aprende másMicroscopio electrónico de transmisión de emisión de campo (TEM) de 120 kV 1. Espacios de trabajo divididos: Los usuarios operan TEM en una habitación dividida con comodidad, lo que reduce la interferencia ambiental con TEM. 2. Alta eficiencia operativa: El software designado integra procesos altamente automatizados, lo que permite una interacción TEM eficiente con monitoreo en tiempo real. 3. Experiencia operativa mejorada: Equipado con un cañón de electrones de emisión de campo con un sistema altamente automatizado. 4. Alta capacidad de expansión: Hay suficientes interfaces reservadas para que los usuarios actualicen a una configuración superior, que cumpla con diversos requisitos de aplicaciones.
Aprende másSEM de filamento de tungsteno de alto rendimiento y universal Microscopio El Microscopio SEM CIQTEK SEM3200 Es un excelente microscopio electrónico de barrido (MEB) de filamento de tungsteno de uso general con excepcionales capacidades generales. Su exclusiva estructura de cañón electrónico de doble ánodo garantiza una alta resolución y mejora la relación señal-ruido de la imagen a bajos voltajes de excitación. Además, ofrece una amplia gama de accesorios opcionales, lo que convierte al SEM3200 en un instrumento analítico versátil con excelentes prestaciones.
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