Modell Evo MA 10
Rasterelektronenmikroskop für Oberflächenanalysen (REM), Elementanalysen (EDX) und Kristallstrukturanalysen (EBSD)
REM Untersuchungen
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
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)
REM Mikroskopie
Bei einem Rasterelektronenmikroskop (REM) 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 der REM Analyse 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).
Anwendungen
- Werkstoffanalysen
- Schichtdickenmessung dünne Schichten
Normen
- Röntgenmikroanalyse ISO 22309
Beispiel Elementanalyse
Elementanalysen
Spezifikation
- Aktive Fläche: 10 mm²
- Halbwertsbreite (Mn): 129
- Nachweisgrenze Elemente: 0.1 %
- Schichtdicken: 10 nm – 1 µm
Schichtdickenmessung
Mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) 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.
- Elementanalysen mit der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) von der Oberfläche aus indem die Beschichtung über die Tiefe mit verschiedenen Beschleunigungsspannungen “abgerastert” wird. Dies wird für Beschichtungen mit Schichtdicken im Nanometerbereich eingesetzt.
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).