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) mit EDX- und EBSD-Detektor wird für bildgebende Oberflächenanalysen mit großer Vergrößerung und ortsaufgelöste Materialanalysen eingesetzt.

Mit der REM Mikroskopie werden die Strukturen einer Oberfläche präzise erfasst und REM Aufnahmen mit hoher Tiefenschärfe angefertigt. Mit dem Rasterelektronenmikroskop sind aufgrund der hohen lateralen Auflösung auch Schichtdickenmessungen im präparierten Querschliff möglich. Des Weiteren dienen REM Bildaufnahmen auch beispielsweise als Grundlage für die Duchführung von Partikelanalysen zur Auswertung der geometrischen Merkmale. Über die Möglichkeit der stereoskopischen Rekonstruktion der Objektoberfläche lassen sich die mit der REM Mikroskopie erfassten Strukturen dreidimensional auswerten und somit Erhabenheiten und Vertiefungen vermessen.

Mit der energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) wird die chemische Elementzusammensetzung für Materialanalysen bestimmt. Damit werden beispielsweise unbekannte Materialien, Beschichtungen, Partikel und Fremdmaterial hinsichtlich ihrer Zusammensetzung analysiert. Mit der REM EDX Analyse sind auch Schichtdickenmessungen von sehr dünnen Schichten im Nanometerbereich möglich.

Als Labor an der Hochschule in Karlsruhe bieten wir REM-Analysen mit EDX und EBSD als Dienstleistung an.

Analysen

Oberflächenanalyse
Hochauflösende Aufnahmen
Materialanalyse
Partikelanalyse
Fremdmaterial-Analyse
Bruchanalytik
Verschleißanalyse
Korrosionsschäden
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 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 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.

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

Im Rahmen unserer Qualitätssicherung nehmen wir regelmäßig an Laborvergleichen teil. Beim Laborvergleich EDX 2019 konnte unser Labor wieder sehr gute Werte erreichen.

Anwendungen

Materialanalyse
Schichtdickenmessung

Normen

Röntgenmikroanalyse ISO 22309

Beispiel

Elementanalyse

Elementanalysen