Laborausstattung

Rasterelektronenmikroskop
EVO MA10 Zeiss

www.zeiss.de

Modell Evo MA 10

Rasterelektronenmikroskop für Oberflächenanalysen (REM), Elementanalysen (EDX) und Kristallstrukturanalysen (EBSD)

REM Analyse

Das Rasterelektronenmikroskop (REM) wird für hochauflösende Mikrostrukturanalysen von Bauteiloberflächen mit großer Vergrößerung eingesetzt sowie für Materialanalysen mittels der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX).

Analysen

Oberflächenuntersuchung auf mikroskopischer Ebene
Bestimmung der Materialzusammensetzung
Untersuchung von Korrosion und Oxidation
Untersuchung von Schadensfällen und Verschleiß
Herkunft von Partikeln, Spänen, Ablagerungen
Fehleranalyse bei Haftfestigkeitsproblemen Beschichtungen
Chemische Untersuchung bei Beschichtungsproblemen
Schichtdickenmessung von dünnen Beschichtungen
Kristallografie metallischer Proben

Mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM) werden die Strukturen einer Oberfläche mit hoher Tiefenschärfe sehr präzise bildgebend untersucht. Damit lassen sich auch die geometrischen Merkmale von Oberflächen (z.B. Partikel, Poren, etc.) durch statistische Auswertungen charakterisieren. Über die Möglichkeit der stereoskopischen Rekonstruktion der Objektoberfläche lassen sich die Strukturen dreidimensional auswerten und somit Höhen und Tiefen ausmessen bis hin zu Rauheitsmessungen. Mit dem Rasterelektronenmikroskop erfolgen auch Schichtdickenmessungen von Beschichtungen im polierten Querschliff.

Mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) am REM werden Materialbestimmungen durchgeführt indem aus der Röntgenstrahlung die chemischen Elemente bestimmt werden. Das wird oftmals zur Prüfung des Materials oder zur Bestimmung der Herkunft von Partikeln, Einschlüssen, Korrosionsrückständen und Verunreinigungen eingesetzt. Mit der Röntgenspektroskopie werden auch Schichtdickenmessungen von sehr dünnen Beschichtungen mit Schichtstärken im Nanometerbereich vorgenommen.

Als Steinbeis-Transferzentrum bieten wir REM-Analysen incl. EDX und EBSD als Dienstleistung an.

REM Aufnahme

REM Aufnahme

Schichtdickenmessung Querschliff

Normen

Energiedispersive Röntgenspektroskopie: ISO 22309
Schichtdickenmessung mit REM im Querschliff: ISO 9220
Schichtdickenmessung mit EDX: DIN EN 1071-4
Restschmutzanalyse: ISO 16232 (VDA19)

Detektoren

SE-Detektor (Topographiekontrast)
BSE-Detektor (Materialkontrast, Schichtdickenmessung)
EDX-Detektor (Elementanalyse, Schichtdickenmessung)
EBSD-Detektor (Kristallgitterorientierung)

Spezifikation

Beschleunigungsspannung: 0.2 bis 30 kV SE
Auflösung: vert. 2 nm, lat. 3 nm bei 30 kV SE
Vergrößerung: 7 – 100 000-fach
Max. Pixelauflösung: 3024 x 2304 px
Max. Sichtfeld Probe bei analytischem Arbeitsabstand: ca. 6 mm
Restschmutzanalyse: (Partikel: ab 20 nm, max. 500.000)

Rasterelektronenmikroskopie (REM Analyse)

Bei der Rasterelektronenmikroskopie wird die Oberfläche eines Bauteils im Vakuum durch Elektronen beschossen und so Informationen über die Oberflächeneigenschaften ermittelt. 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. Der fein gebündelte Elektronenstrahl wird bei REM Untersuchungen zeilenförmig über das Objekt geführt und die hierbei stattfindende Wechselwirkung zur Erzeugung eines Abbildes des Objekts genutzt. Der Primärelektronenstrahl (PE) wird mit Hilfe einer Elektronenkathode erzeugt und zu einer Anode hin beschleunigt. Elektromagnetische Linsen (Spulen) sorgen dafür, dass der Elektronenstrahl auf die Oberfläche der Probe fein fokussiert auftrifft. Nichtleitfähige Proben werden zur Ableitung der Elektronen mit einer sehr dünnen Gold- oder Gold-Palladium-Beschichtung versehen. Der Sekundärelektronen-Detektor (SE Detektor) liefert die Topographiebilder (Topographie-Kontrast) und der Rückstreuelektronen-Detektor (BSE Detektor) den sogenannten Material-Kontrast. Auch Rauheitsmessungen an der Oberfläche sind durch stereoskopische Rekonstruktion möglich, mit der die Objektoberflächenstrukturen dreidimensional erfasst werden können.

Röntgenmikroanalyse (EDX Analyse)

Mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX Analyse) werden für Materialanalysen die chemischen Elemente des Werkstoffes bestimmt. Die Methode gehört zur Röntgenmikroanalyse und beruht darauf, dass jedes chemische Element eine charakteristische Röntgenstrahlung aussendet, wenn es angeregt wird. Die Anregung erfolgt beim Rasterelektronenmikroskop durch den Primärelektronenstrahl. Dabei kommt es durch die Elektronen in der Atomhülle zur Aussendung einer Röntgenstrahlung, deren Spektrum für jedes Element charakteristisch ist. Man unterscheidet Punktanalysen (Spot), Linienanalysen (line scans) und Flächenanalysen (Mapping).

Schichtdickenmessung mit EDX

Mit der Röntgenmikroanalyse können zerstörungsfeie Schichtdickenmessungen von dünnen Schichten durchgeführt werden. Dieses Verfahren wird bei Beschichtungen mit Dicken im Nanometerbereich eingesetzt. Das Bauteil mit der Beschichtung wird dafür mit verschiedenen Beschleunigungsspannungen über die Tiefe “abgerastert”. Je höher die Beschleunigungsspannung ist desto tiefer dringt der Elektronenstrahl in die Probe ein. Das heißt für die EDX Analyse – bei geringer Beschleunigungsspannung erhält man hauptsächlich Röntgenelektronen von der obersten Schicht, da der Strahl kaum in die Tiefe geht. Je höher die Beschleunigungsspannung desto tiefer dringt der Strahl in die Probe und desto mehr Röntgenelektronen kommen aus den tiefer gelegenen Schichten. Für jede EDX Messung wird für jedes Element über die erhaltene Konzentration ein sogenannter K-Wert bestimmt und darüber wird die Schichtdicke berechnet.

Anwendungen

Werkstoffanalysen
Schichtdickenmessung dünne Schichten

Normen

Röntgenmikroanalyse ISO 22309

Beispiel Elementanalyse

Elementanalysen