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. Joustavuutensa ansiosta SEM:iä voidaan käyttää apuna monien tuotantoprosessissa ilmenevien ongelmien ratkaisemiseen.
Yksinkertainen ja läpinäkyvä hinnoittelu
Alveolijakeinen pöly huoneilmassa EN 481:1993 ja ISO 7708:1995 mukaan
Halkaisijan pituuspainotetun geometrisen keskiarvon (LWGMD) analyysi
Hengittyvä ja alveolijakeinen pöly huoneilmassa EN 481:1993 ja ISO 7708:1995 mukaan
Hengittyvä pöly huoneilmassa
Kvalitatiivinen SEM nanopartikkelianalyysi EFSA:n ohjeen mukaisesti
Kvantitatiivinen SEM nanopartikkelianalyysi EFSA:n ohjeen mukaisesti
Mikromuovien vapautuminen tekstiileistä
Partikkelikokojakauman määritys SEM:lla
Hinnat ilmoitettu ilman arvonlisäveroa (24 %).
- Nopeat tulokset
- Henkilökohtaista apua asiantuntijoilta
- Kilpailukykyiset hinnat
- Takuu tulosten oikeellisuudesta
SEM-analyysin perustoimintaperiaate
Hyvän pyyhkäisyelektronimikroskoopin (scanning electron microscope, SEM) resoluutio voi olla alle 1 nm. Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla näytteen yksityiskohtaiset pintarakenteet voidaan nähdä erinomaisen tarkasti, jolloin näytteen pinnan morfologiasta ja jopa sen topologiasta saadaan tarkka kuva.
Erilaisiin vaatimuksiin on saatavilla monia erilaisia SEM-laitteita, lisättäviä detektoreita ja tekniikoita, mutta kaikki SEM-laitteet noudattavat silti samaa perustoimintaperiaatetta. 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.
Takaisinsirontaelektronit
Kun vuorovaikutus on tapahtunut, elektronidetektori havaitsee elektronit. Jotkin näytteen pintaan osuvista elektroneista siroavat takaisin, ja nämä elektronit havaitaan BSE (backscatter electron, takaisinsirontaelektroni) -detektorilla. Näin saadaan tietoa eri alkuaineiden jakautumisesta näytteessä, koska elektronit siroavat enemmän raskaammista alkuaineista. Tämä voidaan nähdä näytteen eri alueiden välisinä kontrastieroina.
Sekundäärielektronit
Elektronisuihku vapauttaa näytteestä myös sekundäärisiä elektroneja (SE), jotka irtoavat ja siroavat sen pinnasta. Vain sellaiset sekundäärielektronit, jotka ovat hyvin lähellä näytteen pintaa (alle 10 nanometriä pinnasta) voivat irrota ja ne voidaan havaita SE-detektorilla. Sironneiden elektronien signaali on vahvempi ja kirkkaampi, kun näyte on sijoitettu lähelle detektoria. Siksi erot näytteen pinnanmuodoissa näkyvät selvästi lopullisessa kuvassa.
Kuvan muodostuminen
Detektori on yhdistetty tietokoneeseen, joka muuntaa saadun informaation kuvaksi elektronisuihkun pyyhkäisy kerrallaan. Kuva näytteestä muodostuu tietokoneen näytölle pikseli pikseliltä. Elektronien lisäksi jotkin SEM-laitteet voivat havaita myös valoa. Kun elektronit vuorovaikuttavat näytteen pinnan kanssa, ne saavat näytteen tuottamaan katodisädeluminesenssia. Katodisädeluminesenssi tapahtuu kun elektronit vuorovaikuttavat valoa heijastavan materiaalin, esimerkiksi fosforin, kanssa ja saavat materiaalin lähettämään fotoneja, jotka voidaan nähdä paljaalla silmällä valona mikäli niillä on näkyvän spektrin aallonpituuksia.
Näytteet
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.
Perinteisen mikroskopian ja SEM:in ero
Mikroskoopilla otetun kuvan resoluutio – toisin sanoen pienin etäisyys kahden eri kohteen välillä, jolla kohteet 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. Mitä korkeampi resoluutio, sitä laadukkaampia kuvia voidaan tuottaa.
SEM voidaan yhdistää EDS-menetelmään (energiadispersiivinen röntgenspektroskopia), jolloin tuloksena on SEM-EDS-analyysi. Tällä kahden menetelmän yhdistelmällä voidaan tutkia pintarakenteiden lisäksi näytteen alkuainekoostumusta.
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.
Voit myös lähettää sähköpostia info@measurlabs.com tai soittaa meille +358 50 336 6128.
Usein kysytyt kysymykset
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.
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.
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).
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.
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 usein käsitellä ennen kuvantamista.
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.
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.
Näytteet toimitetaan laboratorioomme yleensä lähetillä. Varmista yksityiskohdat asiantuntijamme kanssa ennen näytteiden lähettämistä.