SEM-analyysi

Pyyhkäisyelektronimikroskopia (SEM) on tarkka ja nopea tekniikka materiaalin pintojen mikroskooppisten rakenteiden tutkimiseen. SEM-analyysilla on lukuisia sovelluksia tutkimuksessa ja tuotekehityksessä; esimerkiksi hiukkasten tai pinnoitteiden pinnan morfologiaa voidaan kuvantaa menetelmällä. Monipuolisuutensa ansiosta SEM:iä voidaan käyttää apuna monien tuotantoprosessissa ilmenevien ongelmien ratkaisemiseen.

SEM image of pollen
...ja yli 500 muuta tyytyväistä asiakasta
  • Nopeat tulokset
  • Henkilökohtaista apua asiantuntijoilta
  • Kilpailukykyiset hinnat
  • Takuu tulosten oikeellisuudesta

Mihin SEM-analyysia käytetään?

Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla näytteen yksityiskohtaiset pintarakenteet voidaan nähdä erinomaisen tarkasti, jolloin näytteen pinnan morfologiasta ja topologiasta saadaan tarkka kuva. Hyvän pyyhkäisyelektronimikroskoopin resoluutio voi olla jopa alle 1 nm, mutta tyypillisemmin resoluutio asettuu 1-20 nanometrin välille.

Erilaisiin käyttötarkoituksiin on saatavilla monia erilaisia SEM-laitteistoja, detektoreita ja tekniikoita. Kun SEM yhdistetään EDS-menetelmään (energiadispersiivinen röntgenspektroskopia), on tuloksena on SEM-EDS-analyysi, jolla voidaan tutkia pintarakenteiden lisäksi näytteen alkuainekoostumusta. Toinen mahdollinen lisäosa on EBSD-detektori, jolla saadaan lisätietoa näytteen kiderakenteesta.

Miten SEM toimii?

SEM-analyysissa elektronisuihku pyyhkii näytteen pintaa systemaattisesti. Elektronit kiihdytetään matkaan elektronilähteestä ja ohjataan useiden elektromagneettisten linssien ja apertuurien läpi ennen osumista näytteeseen. Elektronit vuorovaikuttavat näytteen pinnan kanssa ja tuottavat erilaisia signaaleja poiketessaan alkuperäisestä suunnastaan. Detektori havaitsee elektronien tuottamat signaalit, joiden perusteella laitteeseen yhdistetty tietokone muodostaa kuvan näytteestä.

SEM-kuva-polymeeri
SEM-kuva polymeerinäytteestä.

Näytteet ja näytevalmistelu

SEM-menetelmällä analysoitavien näytteiden tulee olla kuivia ja niiden pintojen sähköä johtavia. Mikäli näin ei ole (esimerkiksi biologisten näytteiden tapauksessa), näytteitä täytyy esikäsitellä ennen SEM-analyysia. Yleensä näytteet, jotka eivät johda sähköä, on pinnoitettava sähköä johtavalla materiaalilla ennen analyysiä. Sopivia pinnoitteita ovat esimerkiksi platina, kulta, palladium ja hiili.

SEM vs. perinteinen mikroskopia

Mikroskoopilla otetun kuvan resoluutio – toisin sanoen pienin etäisyys kahden eri kohteen välillä, jotka voidaan vielä erottaa toisistaan – riippuu käytetyn elektromagneettisen säteilyn (esimerkiksi valon) aallonpituudesta. Koska elektroneilla on lyhyempi aallonpituus kuin fotoneilla, elektroneja voidaan käyttää valon sijasta korkeamman resoluution saavuttamiseksi. Siksi näytteen yksityiskohdat voidaan nähdä tarkemmin elektronimikroskoopilla kuin perinteisellä valomikroskoopilla. Vielä SEM:iä korkeampi resoluutio saavutetaan läpäisyelektronimikroskoopilla eli TEM:illä.

Soveltuvat näytematriisit

  • Kiinteät näytteet
  • Jauheet
  • Metallit
  • Polymeerit

SEM-analyysin tyypillisiä käyttökohteita

  • Tuotekehitys ja laadunvalvonta, esimerkiksi vaurioanalyysit
  • Materiaalien tutkiminen, esimerkiksi materiaalin pinnan pienten yksityiskohtaisten rakenteiden havainnoiminen ja mittaaminen sekä murtumismekanismien analysoiminen
  • Monimutkaisten ympäristö- ja biologisten näytteiden tutkiminen niiden pinnan mikroskooppisten rakenteiden selvittämiseksi

Ota yhteyttä

Ota yhteyttä alla olevalla lomakkeella, niin saat tarjouksen testauspalveluista yhdessä arkipäivässä.

Seuraaviin kysymyksiin vastaaminen auttaa meitä laatimaan tarjouksen nopeammin:

  • Montako näytettä sinulla on ja mitä materiaalia ne ovat?

  • Onko tämä toistuva testaustarve? Jos kyllä, kuinka usein näytteitä saapuisi ja monenko näytteen erissä?

  • Vaatiiko kuvaus poikkileikenäytteiden valmistamisen? Jos kyllä, anna tähän tarkat ohjeet.

  • Millaista tietoa kuvista halutaan? Esim. partikkelikoko, morfologia, koostumus...

  • Onko näyte valmiiksi kuiva tai helposti kuivattava?

Onko sinulla kysymyksiä tai tarvitsetko apua? Lähetä meille sähköpostia tai soita +358 50 336 6128.

Usein kysytyt kysymykset

Mihin SEM-analyysia yleensä käytetään?

SEM-menetelmän yleisiä käyttötarkoituksia ovat mm. ohutkalvojen ja puolijohteiden kuvantaminen, nanopartikkelianalyysi ja hiukkaskokojakauman määritys. Hiukkasanalyysissa SEM:in vahvuus on sen kyky tarjota tietoa hiukkasten muodoista koon lisäksi.

Mikä on SEM-EDX?

SEM-EDX -menetelmässä tavalliseen SEM:iin on kytketty EDX-detektori (kutsutaan myös nimellä EDS). SEM-EDX:ää voidaan hyödyntää alkuaineiden tunnistamiseen, sekä niiden jakauman ja pitoisuuksien määrittämiseen näytteestä. Kun elektronit vuorovaikuttavat näytteen pinnan kanssa, ne saavat näytteen tuottamaan röntgensäteitä jotka voidaan havaita EDX-detektorilla. Koska jokaisella alkuaineella on omanlaisensa röntgenspektri, näytteen alkuaineet ja yhdisteet sekä niiden pitoisuudet voidaan selvittää SEM-EDX:llä.

EDX:n lisäksi myös röntgendetektori (X-ray detector, XRF) voi tunnistaa alkuaineita niiden röntgenspektrien perusteella jopa mikrometrin tarkkuudella yhdessä SEM:n kanssa käytettynä.

Mitkä ovat SEM-menetelmän rajoitteet?

SEM:llä voidaan tutkia ainoastaan näytteen pinnan rakenteita. Vaikka näytteen poikkileikkauksia voidaan käyttää sisäisten rakenteiden näkemiseen, tämä menetelmä ei ole vaihtoehto, mikäli näyte ja sen sisäosat halutaan pitää yhtenä kappaleena ja vahingoittumattomina (erityisesti biologisia näytteitä tutkittaessa). Sisäisiä rakenteita voidaan kuvantaa näytettä vahingoittamatta mikro-CT-menetelmällä.

Mikäli näyte on liian suuri mikroskooppiin, sitä saatetaan joutua hieman leikkaamaan ennen analyysiä, usein kohdennetun ionisuihkun (FIB) avulla. Muita näytteenvalmistelutekniikoita tarvitaan usein silloin, jos näyte on likainen, märkä tai se ei johda sähköä.

Näytteen pinnassa olevia alkuaineita ei pystytä tunnistamaan pelkällä SEM:llä. Sen sijaan SEM-EDX ja XRF ovat sopivia menetelmiä tähän tarkoitukseen.

Millaisia näytteitä SEM:llä voi analysoida?

SEM-menetelmällä voidaan analysoida kiinteitä näytteitä. Näytteiden tulee olla kuivia ja niiden pintojen sähköä johtavia, jotta suurin osa SEM-tekniikoista toimisi. Mikäli näyte ei täytä näitä vaatimuksia, sitä täytyy käsitellä ennen kuvantamista.

Mikä Measurlabs on?

Measurlabs tarjoaa erilaisia laboratorioanalyyseja tuotekehittäjille ja laatujohtajille. Suoritamme osan analyyseista omassa laboratoriossamme, mutta enimmäkseen ulkoistamme ne huolella valikoiduille kumppanilaboratorioille. Tällä tavoin pystymme lähettämään kunkin näytteen sille sopivimpaan laboratorioon ja tarjoamaan asiakkaillemme korkealaatuisia analyyseja yli tuhannella eri menetelmällä.

Miten palvelu toimii?

Kun otat meihin yhteyttä tarjouspyyntölomakkeella tai sähköpostilla, yksi menetelmäasiantuntijoistamme ottaa mittauksesi hoitaakseen ja vastaa mahdollisiin kysymyksiisi. Saat kirjallisen tarjouksen, jossa on kerrottu mittauksen yksityiskohdat ja osoite, johon voit lähettää näytteet. Me huolehdimme sen jälkeen näytteiden toimittamisesta oikeisiin laboratorioihin ja kirjoitamme tuloksista sinulle selkeän mittausraportin.

Kuinka lähetän näytteeni?

Näytteet toimitetaan laboratorioomme yleensä lähetillä. Varmista yksityiskohdat asiantuntijamme kanssa ennen näytteiden lähettämistä.