Análise Eletrônica de Cerâmica - Aplicações de Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM)
Os materiais cerâmicos possuem uma série de características como alto ponto de fusão, alta dureza, alta resistência ao desgaste e resistência à oxidação, e são amplamente utilizados em diversos campos da economia nacional, como indústria eletrônica, indústria automotiva, têxtil, indústria química e aeroespacial. . As propriedades físicas dos materiais cerâmicos dependem em grande parte da sua microestrutura, que é uma importante área de aplicação do MEV.
O que são cerâmicas?
Os materiais cerâmicos são uma classe de materiais inorgânicos não metálicos feitos de compostos naturais ou sintéticos por meio de conformação e sinterização em alta temperatura e podem ser divididos em materiais cerâmicos gerais e materiais cerâmicos especiais.
Os materiais cerâmicos especiais podem ser classificados de acordo com a composição química: cerâmicas de óxido, cerâmicas de nitreto, cerâmicas de carboneto, cerâmicas de boreto, cerâmicas de siliceto, etc.; de acordo com suas características e aplicações podem ser divididas em cerâmicas estruturais e cerâmicas funcionais.
Figura 1 Morfologia microscópica da cerâmica de nitreto de boro
SEM ajuda a estudar as propriedades dos materiais cerâmicos
Com o desenvolvimento contínuo da sociedade e da ciência e tecnologia, as exigências das pessoas por materiais têm aumentado, o que requer uma compreensão mais profunda das diversas propriedades físicas e químicas da cerâmica. As propriedades físicas dos materiais cerâmicos dependem em grande parte de sua microestrutura [1], e as imagens SEM são amplamente utilizadas em materiais cerâmicos e outros campos de pesquisa devido à sua alta resolução, ampla faixa de ampliação ajustável e imagens estereoscópicas. O microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo CIQTEK SEM5000 pode ser usado para observar facilmente a microestrutura de materiais cerâmicos e produtos relacionados e, além disso, o espectrômetro de energia de raios X pode ser usado para determinar rapidamente a composição elementar dos materiais.
Aplicação de SEM no Estudo de Cerâmica Eletrônica
O maior mercado final da indústria de cerâmica especial é a indústria eletrônica, onde o titanato de bário (BaTiO3) é amplamente utilizado em capacitores cerâmicos multicamadas (MLCC), termistores (PTC) e outros componentes eletrônicos. componentes devido à sua alta constante dielétrica, excelentes propriedades ferroelétricas e piezoelétricas e resistência à tensão e propriedades de isolamento [2]. Com o rápido desenvolvimento da indústria da informação electrónica, a procura de titanato de bário está a aumentar e os componentes electrónicos estão a tornar-se mais pequenos e mais miniaturizados, o que também impõe requisitos mais elevados para o titanato de bário.
Os pesquisadores frequentemente regulam as propriedades alterando a temperatura de sinterização, a atmosfera, a dopagem e outros processos de preparação. Ainda assim, a essência é que as alterações no processo de preparação provocam alterações na microestrutura do material e, portanto, nas propriedades. Estudos demonstraram que as propriedades ferroelétricas dielétricas do titanato de bário estão intimamente relacionadas à microestrutura do material, como porosidade e tamanho de grão [3]. A morfologia das partículas, a uniformidade do tamanho das partículas e o tamanho dos grãos dos pós cerâmicos de titanato de bário podem ser caracterizados por microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo SEM5000, conforme mostrado na Figura 2.
Os resultados da caracterização microestrutural são guias importantes para a seleção de métodos de sinterização, bem como parâmetros de processo. Além disso, o estudo da microestrutura dos materiais por MEV ajuda a compreender a relação entre microestrutura e propriedades.
Figura 2 Morfologia microscópica do pó cerâmico de titanato de bário
O titanato de estrôncio e bário (BaxSr1-xTiO3) também é um importante material cerâmico eletrônico, que é uma solução sólida formada por titanato de estrôncio e titanato de bário. Comparado ao titanato de bário, possui maior constante dielétrica, menor perda dielétrica, maior resistência à ruptura e ponto de transição de fase ajustável com composição, e tem sido amplamente estudado e utilizado em dispositivos eletrônicos por um grande número de estudiosos. [4] Atualmente, os pesquisadores costumam usar métodos como o ajuste da relação Sr/Ba e elementos de dopagem para obter melhor desempenho. Porém, ainda é fundamental modular as propriedades do material alterando a microestrutura do material. A Figura 3 mostra a imagem eletrônica retroespalhada do titanato de bário e estrôncio sinterizado testado pelo microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo SEM5000, que pode ser usada para caracterizar a homogeneidade composicional do material em baixa ampliação, enquanto a imagem eletrônica retroespalhada em alta ampliação também tem um certo revestimento morfológico.
Figura 3 Morfologia microscópica de produtos sinterizados de titanato de bário e estrôncio
Materiais cerâmicos, materiais metálicos e materiais poliméricos são os três materiais mais utilizados na sociedade atual. Com o contínuo desenvolvimento da ciência e tecnologia e da economia social, o futuro apresentará requisitos mais exigentes sobre o desempenho dos materiais cerâmicos. O uso de MEV para caracterizar a microestrutura de materiais cerâmicos ajudará a melhorar a tecnologia de preparação de materiais cerâmicos em direção a um melhor desempenho.
Microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo CIQTEK SEM5000
SEM5000 é um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo rico em recursos e de alta resolução, com design de barril avançado, desaceleração no barril e design de objetiva magnética sem vazamento de baixa aberração, para obter imagens de alta resolução e baixa tensão, que podem ser aplicadas para amostras magnéticas. SEM5000 possui navegação óptica, funções automáticas perfeitas, interação homem-máquina bem projetada, operação e processo de uso otimizados. Independentemente de o operador ter vasta experiência, você pode iniciar rapidamente a tarefa de fotografia de alta resolução.
CIQTEK SEM4000Pro é um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo analítico equipado com um canhão eletrônico de emissão de campo Schottky de alto brilho e longa vida útil. Com o projeto de coluna óptica eletrônica condensadora de três estágios para correntes de feixe de até 200 nA, o SEM4000Pro oferece vantagens em EDS, EBSD, WDS e outras aplicações analíticas. O sistema suporta o modo de baixo vácuo, bem como um detector de elétrons secundários de baixo vácuo de alto desempenho e um detector de elétrons retroespalhados retrátil, que pode ajudar a observar diretamente amostras pouco condutoras ou mesmo não condutoras. O modo de navegação óptica padrão e uma interface de operação de usuário intuitiva facilitam seu trabalho de análise.
Saber maisCIQTEK SEM5000 é um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo com capacidade de imagem e análise de alta resolução, apoiado por funções abundantes, benefícios de design avançado de coluna óptica eletrônica, com tecnologia de túnel de feixe de elétrons de alta pressão (SuperTunnel), baixa aberração e não imersão lente objetiva, alcança imagens de baixa tensão e alta resolução, a amostra magnética também pode ser analisada. Com navegação óptica, funcionalidades automatizadas, interface de usuário de interação humano-computador cuidadosamente projetada e operação e processo de uso otimizados, não importa se você é um especialista ou não, você pode começar rapidamente e concluir o trabalho de análise e imagem de alta resolução.
Saber maisCIQTEK SEM4000 é um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo térmico analítico equipado com um canhão eletrônico de emissão de campo Schottky de alto brilho e longa vida útil. O design de lente magnética de três estágios, com corrente de feixe grande e continuamente ajustável, tem vantagens óbvias em EDS, EBSD, WDS e outras aplicações. Suporta modo de baixo vácuo, pode observar diretamente a condutividade de amostras fracas ou não condutoras. O modo de navegação óptica padrão, bem como uma interface de operação intuitiva, facilitam o seu trabalho de análise.
Saber maisCIQTEK SEM3200 é um microscópio eletrônico de varredura com filamento de tungstênio de alto desempenho. Possui excelentes recursos de qualidade de imagem nos modos de alto e baixo vácuo. Também possui uma grande profundidade de campo com um ambiente fácil de usar para caracterizar amostras. Além do mais, a rica escalabilidade ajuda os usuários a explorar o mundo da imagem microscópica.
Saber maisCIQTEK DB500 é um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo com coluna de feixe de íons focados para nanoanálise e preparação de amostras, que é aplicado com tecnologia “SuperTunnel”, baixa aberração e design de lente objetiva sem magnetismo, com baixa tensão e alta resolução capacidade que garante sua capacidade analítica em nanoescala. A coluna de íons facilita uma fonte de íons metálicos líquidos Ga+ com um feixe de íons altamente estável e de alta qualidade para garantir capacidade de nanofabricação. O DB500 é equipado com um nanomanipulador integrado, sistema de injeção de gás, mecanismo elétrico anticontaminação para a lente objetiva e 24 portas de expansão, tornando-o uma plataforma versátil de nanoanálise e fabricação com configurações abrangentes e capacidade de expansão.
Saber maisCIQTEK SEM5000X é um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo de resolução ultra-alta (FE-SEM) com resolução inovadora de 0,6 nm a 15 kV e 1,0 nm a 1 kV. Beneficiando-se do processo de engenharia de coluna atualizado, da tecnologia “SuperTunnel” e do design de lentes objetivas de alta resolução, o SEM5000X pode obter melhorias adicionais na resolução de imagens de baixa tensão. As portas da câmara de amostra se estendem até 16, e a trava de carga para troca de amostra suporta tamanhos de wafer de até 8 polegadas (diâmetro máximo de 208 mm), expandindo bastante as aplicações. cobertura. Os modos de digitalização avançados e as funções automatizadas aprimoradas proporcionam um desempenho mais forte e uma experiência ainda mais otimizada.
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