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 bildgebende Strukturanalysen von Oberflächen mit großer Vergrößerung sowie für Werkstoffanalysen eingesetzt.

Mit der Rasterelektronenmikroskopie werden die Strukturen einer Oberfläche mit hoher Tiefenschärfe angefertigt. Damit werden auch die Bestimmung von Partikelverteilungen und Porenverteilungen möglich, indem die REM Aufnahmen hinsichtlich geometrischer Merkmale statistisch ausgewertet werden. Über die Möglichkeit der stereoskopischen Rekonstruktion der Objektoberfläche lassen sich die erfassten Strukturen dreidimensional auswerten und somit Höhenverteilungen bestimmen vermessen bis hin zu Rauheitsmessungen. Mit dem Rasterelektronenmikroskop werden auch Schichtdickenmessungen von Beschichtungen im polierten Querschliff durchgeführt.

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

Als Labor an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir die REM-Analysen incl. EDX und EBSD als Dienstleistung für Unternehmen, Labore und Institute an.

Analysen

Hochauflösende Oberflächenanalyse
Materialbestimmung
Analyse Partikel
Analyse Verunreinigungen
Bruchuntersuchungen
Verschleiß- und Schadensanalyse
Analyse Korrosionsrückstände
Schichtdickenmessung dünne Schichten

REM Aufnahme

REM Aufnahme

Schichtdickenmessung Querschliff

Normen

Restschmutzanalyse: ISO 16232 (VDA19)
Schichtdickenmessung Querschliff: ISO 1463

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

Bei der Rasterelektronenmikroskopie wird die Oberfläche eines Bauteils durch Elektronen beschossen. 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 Bildes 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. Die REM Analysen der Proben finden in einem Vakuum statt. 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 und der Rückstreuelektronen-Detektor (BSE Detektor) den sogenannten Materialkontrast. Auch Rauheitsmessungen an der Oberfläche sind durch stereoskopische Rekonstruktion möglich, welche die Objektoberflächenstrukturen dreidimensional wiedergeben.

EDX Analyse

Mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX Analyse) werden für Werkstoffanalysen 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 und Flächenanalysen (Mapping). Mit einem Elementmapping wird die Verteilung der chemischen Elemente über eine Fläche ermittelt.

Mit der Röntgenmikroanalyse sind auch zerstörungsfeie Schichtdickenmessungen möglich. Dieses Verfahren wird bei sehr dünnen Schichten im Bereich von Nanometern eingesetzt. Die Probe 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