你看不见的扫描电镜下秘密:金属晶粒花粉半导体芯片这些细节

它的核心优势在于高分辨率(可达1nm)和三维立体成像能力,能帮助我们观察肉眼、光学显微镜无法捕捉的微观结构细节。以下是SEM能观察到的主要内容及相关应用场景:

样品表面微观形貌

扫描电子显微镜核心功能,能清晰呈现样品表面的立体结构、纹理、缺陷、颗粒分布等细节。

材料科学

观察金属的晶粒结构、断裂面的形态(判断断裂原因,如脆性断裂或韧性断裂)、薄膜的表面粗糙度、复合材料中不同组分的分布。

图1 形状记忆合金粉末(a)颗粒, (b)截面形貌。

生物学

观察生物样品(如细胞、细菌、花粉、昆虫鳞片)的表面结构。

图2 水菜花花粉的扫描电镜图

地质学

观察矿物颗粒的形态、孔隙结构,或岩石表面的侵蚀痕迹。

图3 混凝土的微观形貌

纳米级的拍摄细节

场发射扫描电镜(FE-SEM)可达到亚纳米级,能观察到更精细的结构:

纳米颗粒的尺寸和分散性:

图4 介孔二氧化硅包覆金属纳米管的SEM图

石墨烯的褶皱或缺陷:

图5 石墨烯复合材料的SEM图

元素分布与成分分析

SEM常与能谱仪(EDS)联用,通过分析电子束激发的特征 X 射线,实现微区元素半定性和半定量分析,并生成元素分布图谱:

观察合金中不同元素的偏聚情况:

图6 合金的SEM图与相应的EDS-mapping图谱

检测半导体芯片中污染物的成分及位置:

图7 闪存芯片的元素面分布图

其他特殊应用

断口分析

工业中用于分析零部件断裂的原因(如是否因材料缺陷、应力集中或腐蚀导致)

图8 脆性断口的沿晶断口

涂层厚度与均匀性检测

观察薄膜或涂层的截面,测量厚度并评估其均匀性。

图9 高熵合金表面涂层截面形貌的SEM图

总结

扫描电镜的“视野” 覆盖了从微米到纳米尺度的表面结构,结合不同附件和技术,还能扩展到成分分析、动态观察等领域,因此被广泛应用于材料科学、生物学、地质学、电子工程等多个学科和行业,是探索微观世界的重要工具。

它的核心优势在于高分辨率(可达1nm)和三维立体成像能力,能帮助我们观察肉眼、光学显微镜无法捕捉的微观结构细节。以下是SEM能观察到的主要内容及相关应用场景:

样品表面微观形貌

扫描电子显微镜核心功能,能清晰呈现样品表面的立体结构、纹理、缺陷、颗粒分布等细节。

材料科学

观察金属的晶粒结构、断裂面的形态(判断断裂原因,如脆性断裂或韧性断裂)、薄膜的表面粗糙度、复合材料中不同组分的分布。

图1 形状记忆合金粉末(a)颗粒, (b)截面形貌。

生物学

观察生物样品(如细胞、细菌、花粉、昆虫鳞片)的表面结构。

图2 水菜花花粉的扫描电镜图

地质学

观察矿物颗粒的形态、孔隙结构,或岩石表面的侵蚀痕迹。

图3 混凝土的微观形貌

纳米级的拍摄细节

场发射扫描电镜(FE-SEM)可达到亚纳米级,能观察到更精细的结构:

纳米颗粒的尺寸和分散性:

图4 介孔二氧化硅包覆金属纳米管的SEM图

石墨烯的褶皱或缺陷:

图5 石墨烯复合材料的SEM图

元素分布与成分分析

SEM常与能谱仪(EDS)联用,通过分析电子束激发的特征 X 射线,实现微区元素半定性和半定量分析,并生成元素分布图谱:

观察合金中不同元素的偏聚情况:

图6 合金的SEM图与相应的EDS-mapping图谱

检测半导体芯片中污染物的成分及位置:

图7 闪存芯片的元素面分布图

其他特殊应用

断口分析

工业中用于分析零部件断裂的原因(如是否因材料缺陷、应力集中或腐蚀导致)

图8 脆性断口的沿晶断口

涂层厚度与均匀性检测

观察薄膜或涂层的截面,测量厚度并评估其均匀性。

图9 高熵合金表面涂层截面形貌的SEM图

总结

扫描电镜的“视野” 覆盖了从微米到纳米尺度的表面结构,结合不同附件和技术,还能扩展到成分分析、动态观察等领域,因此被广泛应用于材料科学、生物学、地质学、电子工程等多个学科和行业,是探索微观世界的重要工具。

THE END
0.2012年上半年仪器新品盘点:试验机资讯中心该系列试验机适用于对塑料制品及各种塑料材料进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等力学性能测试;该系列试验机能自动检测出塑料材料的最大力值、屈服力值、断裂力值及最大伸长量、屈服伸长量;该系列试验机在做塑料材料的剥离试验时,可在曲线图上任取一段,并自动算出塑料材料的最大剥离力值、最小剥离力值和jvzquC41yy}/kwxvtwsfp}3eqo4dp8sgyu532:7295602A59834tj}rn
1.热压温度对TC4钛合金的微观组织和拉伸性能的影响2.4断口形貌分析 为探究TC4钛合金拉伸变形过程中的断裂模式,对三个样品进行了拉伸后的断口形貌观察。由图6(a)、(b)可知,在轴向力作用下,TC4试样断裂前均发生了缩颈,且HP-930样品缩颈最为明显,宏观断口形貌主要由剪切唇和纤维区构成,塑性较好;相变点之上的热压烧结样品HP-980宏观断口没有明显剪切唇(见图6(c))jvzquC41yy}/mnmwkvo/exr1pg}t1;546:763=:90jznn
2.布氏硬度和洛氏硬度对照表硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 1.布氏硬度(HB) 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB)jvzq<84yyy4489iqe0ipo8iqewsfp}4371693:4361882:7585e5;9>859>10|mvon
3.PPT钢材裂纹与断口分析图文并茂钢铁行业完整数字孪生解决方案与应用,达索系统邀您共话数字化转型 (点击下面文字,即可查看) …jvzquC41yy}/uxmw0eun1j46;9?58@79a8::;<6
4.一组图看懂材料裂纹与断口分析方法弹性力学的研究内容及发展概况 浅谈有限元方法的核心思想:数值近似和离散化 有限元四面体网格与六面体网格的争议 关于疲劳问题的有限元分析清单 …jvzquC41yy}/uxmw0eun1j46:787:B53a3823;9584
5.探索微观明察秋毫——浅谈扫描电镜在金属材料失效分析领域的应用通过断口的形态分析研究一些导致材料发生断裂的基本问题,如断裂起因、断裂性质、断裂方式等。如果要深入研究材料的断裂机理,通常要对断口表面的微区成分进行分析,断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。 图1国仪量子扫描电镜SEM3100拉伸断口形貌图jvzquC41yy}/kwxvtwsfp}3eqo4dp8sgyu532;7284>08;6:4:4tj}rn