Modell Evo MA 10
Rasterelektronenmikroskop für Oberflächenanalysen (REM), Elementanalysen (EDX) und Kristallstrukturanalysen (EBSD)
REM Analyse
Das Rasterelektronenmikroskop (kurz REM Mikroskop) wird für bildgebende Oberflächenanalysen mit großer Vergrößerung eingesetzt. Mit der rasterelektronenmikroskopischen Analytik werden die Strukturen einer Oberfläche sehr präzise erfasst. Dabei werden REM Aufnahmen von der Oberfläche mit hoher Tiefenschärfe angefertigt. Mit dem Rasterelektronenmikroskop werden auch Schichtdickenmessungen durchgeführt, d.h. am präparierten Probenquerschliff. Über die Möglichkeit der stereoskopischen Rekonstruktion der Objektoberfläche lassen sich die feinen Strukturen der Oberfläche dreidimensional auswerten.
Durch die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) wird die chemischen Zusammensetzung der Probe lokal bestimmt, um Materialanalysen durchzuführen. Mit der EDX Analyse sind auch Schichtdickenmessungen von sehr dünnen Schichten im Nanometerbereich möglich.
Als Labor an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir REM- und EDX-Analysen mit dem Rasterelektronenmikroskop als Dienstleistung an. Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
Analysemöglichkeiten REM und EDX
- Oberflächenanalyse
- Materialanalyse
- Verschleißanalyse
- Korrosionsschäden
- Partikelanalyse
- Schichtdickenmessung
- Rauheitsmessung
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 durch Elektronen abgebildet. 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 Materialkontrast. Auch Rauheitsmessungen an der Oberfläche sind durch stereoskopische Rekonstruktion der Objektoberflächenstrukturen möglich.
EDX Analyse
Mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX Analyse) werden die chemischen Elemente des Werkstoffes qualitativ und quantitativ 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, wodurch Unterschiede in der Elementverteilung erkennbar werden.
Es sind mit der Röntgenmikroanalyse auch zerstörungsfeie Schichtdickenmessungen möglich. Dieses Verfahren wird bei sehr dünnen Schichten im Submikrometerbereich erfolgreich eingesetzt.
Im Rahmen unserer Qualitätssicherung nehmen wir regelmäßig an Laborvergleichen teil, denn EDX-Analysen hängen sehr stark von der Sorgfalt und der Erfahrung des durchführenden Mitarbeiters/in ab. Beim Laborvergleich 2019 konnte unser Labor wieder sehr gute Werte erreichen.
Anwendungen
- Materialanalyse
- Schichtdickenmessung
Normen
- Röntgenmikroanalyse ISO 22309
Beispiel
- Elementanalyse
Elementanalysen
Spezifikation
- Aktive Fläche: 10 mm²
- Halbwertsbreite (Mn): 129
- Nachweisgrenze Elemente: 0.1 %
- Schichtdicken: 10 nm – 1 µm
EBSD Messungen
Die Kristallstruktur- und Mikrotextur-Analyse (EBSD – Electron backscatter diffraction) ermöglicht ein ortsaufgelöstes Mapping der Kristallstruktur und der Mikrotextur, sowie die Analyse von Materialverspannungen (Orientierungsmikroskopie).