Rasterelektronenmikroskopie
Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden die Mikrostrukturen von Bauteilen mit hoher Auflösung sehr präzise analysiert. Das wird auch als REM Analyse bezeichnet. Damit werden hochauflösende Bildaufnahmen (SE) von der Objektoberfläche mit sehr großer Vergrößerung angefertigt. Materialanalysen werden durch Materialkontrastaufnahmen (BSE) vorgenommen sowie mit der Röntgenmikroanalyse (EDX) mit der die chemischen Elementzusammensetzung des Materials bestimmt wird.
Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum in Karlsruhe von Bauteilen mit der Rasterelektronenmikroskopie als Dienstleistung an.
Unsere Leistungen
- Mikrostrukturanalyse
- Schadensanalyse
- Materialanalyse
- Analyse von Verunreinigungen
- Korrosion und Oxidation
- Schadensanalyse
- Verschleißanalyse
- Untersuchung elektrischer Kontakte
- Analysen von Partikeln, Spänen, Ablagerungen
- Analyse von Beschichtungen
Mikrostrukturanalyse
Bei der Rasterelektronenmikroskopie (REM Analyse) wird die Mikrostruktur einer Oberflächen mit Hilfe eines Elektronenstrahls sehr fein untersucht. Dazu wird ein Primärelektronenstrahl mit Hilfe einer Elektronenkathode zur Beschleunigung zur Anode hin erzeugt. Anschließend wird dieser Elektronenstrahl durch elektromagnetische Linsen auf die Oberfläche des zu untersuchenden Objektes fokussiert und wird zeilenförmig über das darzustellende Objekt gerastert. Die dabei stattfindende Wechselwirkung der Elektronen mit der Oberfläche wird analysiert.
Der auf die Probe treffende Primärelektronenstrahl löst in der Oberfläche eine Vielzahl von Reaktionen aus. Der Sekundärelektronenkontrast (SE) bildet die Oberflächentopografie ab, da die energiearmen Sekundärelektronen aus inelastischen Stößen mit den oberflächennahen Bereichen entstammen. Materialanalysen erfolgen mit dem Materialkontrast (BSE), der durch die Rückstreuelektronen (RE) entsteht, die aus inelastischer als auch elastischer Streuung resultieren, welche den Energiebereich oberhalb der SE abdecken. Die Signalintensität ist dabei von der Ordnungszahl der Elemente abhängig. Schwere Elemente führen zu einer stärkeren Rückstreuung und erscheinen hell. Die leichteren Elemente (niedrige Ordnungszahl) erscheinen dunkel.
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Rasterelektronenmikroskopie.
MATERIALANALYSE
Materialanalysen können mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) durchgeführt werden. Damit erfolgt die Bestimmung der chemischen Elemente, deren Konzentration und Verteilung. Die EDX Analyse gehört zur Röntgenmikroanalyse und beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird. Die Anregung erfolgt durch den Primärelektronenstrahl des Rasterelektronenmikroskops. Dabei kommt es durch die Elektronen in der Atomhülle zur Aussendung einer Röntgenstrahlung, deren Spektrum für jedes Element charakteristisch ist. Man unterscheidet Spotanalysen (punktuell), Linienanalysen (line scans) und Flächenanalysen (Elementmapping). Mit einem Mapping wird die Verteilung der chemischen Elemente über eine Fläche ermittelt, wodurch lokale Unterschiede bestimmt werden.
Eine weitere Methode für Materialanalysen, insbesondere für sehr geringe Konzentrationen, ist die Röntgen-Fluoreszenz-Analyse (RFA), im Englischen X-RAY Fluorescence Spectroscopy (XRF). Dabei handelt es sich um eine spektroskopische Technik, mit welcher sich die Identitäten und die Konzentrationen von chemischen Elementen bestimmen lassen. Die Nachweisgrenzen sind abhängig von zu bestimmenden Element und liegen im Bereich von ca. 10 ppm. Des Weiteren lassen sich dadurch Schichtdicken von dünnen Beschichtungen im Bereich von 5 nm bis 10 µm bestimmen.
Schichtdickenmessung
Mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM), dem Röntgenstrahler (RFA) und dem Röntgenstrahldetektor (EDX) werden präzise Schichtdickenmessungen, entweder am Querschliff oder von der Oberfläche aus durchgeführt:
- Am präparierten Querschliff werden Materialkontrastaufnahmen mit dem BSE Detektor angefertigt in denen die unterschiedlichen Elemente in verschiedener Helligkeiten dargestellt werden. Dann können die jeweiligen Dicken der Beschichtungen ausgemessen werden.
- Am präparierten Querschliff werden Elementanalysen mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) als Linienanalysen über den Bereich der Beschichtung durchgeführt. Anhand der Breite der Elementverteilung werden dann die Schichtdicken bestimmt.
oder von der Oberfläche aus:
- Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, XRF) erlaubt die Bestimmung der Schichtdicke und Zusammensetzung einzelner Schichten, Mehrfachschichten, wie auch Legierungsschichten. Möglich ist eine gleichzeitige Messung von Schichtsystemen mit mehreren Schichten oder die gleichzeitige Messung der Dicke und Zusammensetzung von Schichten mit mehreren Bestandteilen. Damit können Schichtdicken vom Nanometer- bis zum Mikrometerbereich bestimmt werden.
- Bei der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) wird die Beschichtung von der Oberfläche aus über die Tiefe mit verschiedenen Beschleunigungsspannungen “abgerastert” wird. Dies wird für Beschichtungen mit Schichtdicken im Bereich von 5 – 200 nm eingesetzt.
Stereoskopische 3D-Rekonstruktion REM-Aufnahme