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SEM中纳米材料表征的无与伦比的解决方案

洞察从业丹尼尔·戈兰博士SR产品经理Bruker Nano Analytics.

在本次采访中,Bruker Nano Analytics EBSD高级产品经理Daniel Goran博士向AZoM介绍了SEM中新的、增强的轴上TKD解决方案。

请向我们的读者介绍你自己,并告诉我们你在布鲁克纳米分析的角色。

我是一个“可染”的工程师和空间爱好者。我于2009年加入Bruker作为EBSD应用科学家,自2012年以来,我一直负责EBSD产品,致力于全球多个组的产品开发和新的应用程序开发。

SEM传输Kikuchi衍射(TKD)方法允许纳米结构的表征。请您简要说明TKD,其历史以及它如何改进纳米材料领域?欧洲杯足球竞彩

在2012年首次提出扫描电子显微镜(SEM)中的传输Kikuchi衍射(TKD),然后由于与电子反向散射衍射(EBSD)相比,由于其更好的空间分辨率,因此快速成为既定技术。TKD,A.K.A.T-EBSD(传输-EBSD)需要水平或略微倾斜的电子透明样品在电子束下方放置,使得EBSD相机从样品平面下方捕获透射的kikuchi模式。

The initial sample-detector configuration a.k.a off-axis TKD (see Fig.1.b)) was optimized a few years later by the introduction of on- axis TKD (see Fig.1.c)), resulting in major improvements in signal yield and reduced gnomonic projection distortions in the patterns. To achieve this, we modified the standard, vertical EBSD screen (see Fig.1.a)) to resemble a STEM detector featuring a plane mirror inclined at 45 degrees placed underneath a horizontal screen/scintillator (see Figure 1.c)).

新的和改进的TKD探测器头已于2015年以OPTIMUS TKD的名义上市。它的引入使得基于sem的TKD在空间分辨率、数据采集速度和数据完整性方面有了显著的提高。OPTIMUS通过使以前需要透射电子显微镜(TEM)的纳米材料表征成为可能,扩大了TKD的应用范围。欧洲杯足球竞彩OPTIMUS TKD还成功地用于表征电子束敏感和软材料[11],推进了低能透射电子显微镜的研究。欧洲杯足球竞彩

样品检测器几何为:EBSD A),常规TKD B)和轴上TKD C)。

图1。样品检测器几何为:EBSD A),常规TKD B)和轴上TKD C)。 图片信用:Bruker Nano Analytics

什么是OPTIMUS 2 ?它如何扩展TKD的应用领域?

OPTIMUS 2是OPTIMUS TKD的继任者,是与丹麦哥本哈根DTU Nanolab研究团队合作的结果。OPTIMUS 2带来了新的成像能力,提高了测绘过程中的空间分辨率,提高了数据质量和完整性。这些进步允许在原位加热或拉伸实验中进行轴上TKD测量,并使用浸入式镜头的特定sem的超高分辨率模式实现方位映射,这是迄今为止不可能实现的壮举。

擎天柱2的主要新特性是什么?它和原来的OPTIMUS TKD探测器头相比有什么改进?

有四个关键的新功能:

  • Optimus Vue屏幕在其中心为明亮场(BF)的SI二极管(BF) - 机会成像
  • 采用先进合金,减少电子束干扰
  • 屏幕活动层中额外的新薄膜,用于提高信号质量
  • 优化的屏幕框架设计,提高用户体验

Optimus Vue是最重要的新功能,因为它导致主要的规格改进,并实现了功能强大的新软件功能。一些好处包括:

  • 最好的空间分辨率在获取TKD地图之前提供优化光束焦点和散光设置的完美条件
  • 近实时可视化在使用新的ESPRIT时间分辨测量TRM特性的扫描电子显微镜原位实验中,电子透明样品
  • 改进了数据完整性:高对比度BF-like图像是理想的输入数据到图像相关算法使用的ESPRIT漂移校正特征。这一优点对于TKD图尤其重要,因为光束和/或样本漂移仅几十纳米就会在图中产生可见的伪影,除非漂移校正具有很高的精度。
  • 生产力提升:类似bf的图像现在可以使用新的ESPRIT MaxYield特征进行二值化,并用作掩模,有效地映射分散样本,如包含纳米颗粒或纳米棒的网格欧洲杯猜球平台
  • 方便,效率和成功在新的ESPRIT FIL-TKD(全浸没透镜TKD)特征的校准过程中,首次使用浸入式透镜模式的TKD映射,A.K.a. UHR-MODE,某些电子列

请概述Optimus 2的规格。

  • 有效的空间分辨率可降至1.5 nm(取决于SEM类型、真空质量和室内环境,如振动、声学等)
  • 映射速度:最高630 pps
  • 用于DF样和BF样成像的3 + 1个SI二极管,高达125,000像素/秒
  • ESPRIT 2软件中快速和自动的Argus信号优化
  • 低探头电流操作(即使对于高速映射也小于2NA)
  • 操作梁电压:5 kV - 30 kV
  • 用户可更换的荧光粉
  • 高性能荧光屏优化,用于最大信号效率和减少光束干扰
  • 与Hysitron PicoIndenter PI89无缝组合用于分析电子透明样品在原位拉伸测试期间

这种发展带来了什么技术进步?

OPTIMUS 2结合上面提到的新SW特性,将在半导体和能源存储等主要行业以及纳米材料和纳米结构的学术研究中产生重大影响。欧洲杯足球竞彩通过将定向映射的分辨率限制在2nm以下,OPTIMUS 2将使更多的科学家能够在SEM中进行分析,而到目前为止,这种分析还仅限于tem。此外,某些原位实验的要求是tem无法满足的,如空间、真空水平等。OPTIMUS 2将在这样的动态实验中实现“低千伏瞬变电磁法”分析,否则这是不可能的。OPTIMUS 2将在很多方面帮助推进技术和基础研究。我相信,在科学界的帮助下,我们将发现轴向TKD技术的新应用和进一步改进它的新方法。

如何与Bruker的Xflash Blatquadeds探测器组合进行准确的定量EDS分析?

为TEM的EDS设计的悬崖储层系数和Zeta因数定量方法可用于精确量化SEM中电子透明样品中获取的EDS光谱。使用Xflash Fantquad EDS检测器具有独特的轴定位,我们可以在远远优于使用标准EDS检测器实现的高光谱贴图,即使后者具有非常大的有效区域。

结合EDS和TKD测量有什么好处?

组合的EDS和TKD测量是表征含有多个晶形相的鲜明的样品的理想选择,例如,沉淀和/或夹杂物。组合数据集可用于离线相位识别和再分析,并通过ESPRIT 2的索引能力实现了较高的效率收益,该索引高达60,000个模式/秒。化学信息也可用于分离化学不同但晶形相似的相位,例如相似的相位。金属和合金具有FCC结构。此外,EDS信号可用于获得高熵合金的那些区域的洞察,这可能表现出半硫形或无定形特性,因此不可能使用TKD提取信息。

Optimus 2具有内置的Argus成像功能。这种成像如何,使用的Si二极管,espirit 2软件和Optimus-Vue屏幕组合以提供独特的成像功能?

和它的前辈一样,OPTIMUS 2探测器头具有内置的ARGUS成像能力。在荧光屏的前端有三个硅二极管,在屏幕中心有一个新的硅二极管,OPTIMUS 2提供:

  • 类似暗场(DF)的伪彩色成像
  • TKD测图时采用BF类成像
  • 以高达125,000像素/秒的速度成像
  • 完全自动信号优化,创建具有无与伦比的质量和细节的图像

这种新型的类似bf的成像能力对于绘图过程中的漂移校正以及动态实验中样品的近实时可视化特别有用,比如原位拉伸测试、电子透明样品的加热和电偏置。

告诉我们关于新的espirit trm(时间解决的测量)功能。

ESPRIT TRM特征是OptimUS 2带来的新的BF类似的成像能力的完美补充。专门用于观察在非常动态实验期间发生的所有重要的微观结构变化,如原位加热和电偏置。采集和节省BF类似的图像和TKD地图是自动的,并为用户定义的时间持续时间重复,例如,特定步骤的持续时间甚至整个实验。

Optimus 2如何与Bruker的PI89 Hysitron PicoIndenter联合起来?

Hysitron PicoIndenter PI89设计用于与Emotus 2头在原位实验中使用Optimus 2头的e-Flash EBSD探测器无缝集成。现在可以通过Optimus 2和新的ESPRIT TRM功能接近实时观察电子透明样品的拉伸测试。

最佳应用程序可以使用哪些应用程序及其卓越的纳米材料表征?

考虑到解决微结构特征所需的最小像素数,以及我们可以达到1.5 nm的有效空间分辨率,OPTIMUS 2可以用于表征晶体小至5 nm的纳米材料和纳米结构。欧洲杯足球竞彩OPTIMUS 2和On-Axis TKD实际上可以应用于所有研究和开发领域,工业或学术,与这种晶体纳米材料,无论其形式:体积,颗粒,棒,线,片/2D等。欧洲杯足球竞彩欧洲杯猜球平台

擎天柱2能和今天市场上的其他产品相比吗?

Bruker的独特的轴TKD解决方案,其中Optimus 2是主要部件,与传统的离轴TKD产品相比具有显着的优势。优点包括但不限于空间分辨率,探测电流要求,数据质量和完整性,以及某些SEM的“浸没模式”的BF样成像和方向映射等功能。任何其他EBSD / TKD系统都不提供这些功能。

您对TKD和SEM在纳米材料表征方面的未来有何看法?布鲁克在这方面将发挥什么作用?

SEM中纳米材料的定量表征具有广阔欧洲杯足球竞彩的技术和应用前景。除了那些仍然需要TEM的亚纳米分辨率的应用之外,任何其他应用最终都将基于SEM:经济和一个非常灵活的实验平台。带有基本功能晶体和纳米尺度下元素映射成为常规,将投入大量的努力适应轴上跆拳道启用4 d干细胞在扫描电镜以及整合与拉伸试验等原位测试技术,加热和电偏压。通过改善纳米材料的微观结构和性能之间的相关性,这种集成将为开发和失效分析带来重大进展。欧洲杯足球竞彩我还相信,在不久的将来,我们将看到开发出新的探测器和技术,用于极低电子剂量和能量的定量分析,用于使用容易受到电子束损伤的材料。欧洲杯足球竞彩

我可以向您的读者保证Bruker在内部投资了很多努力,以及与工业和学术界团体的合作伙伴关系,以开发新的方法和应用以及下一代探测器,这些探测器将有助于这种非常光明的纳米材料表征的未来欧洲杯足球竞彩SEM。

读者在哪里可以找到更多信息?

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关于丹尼尔·戈兰

Daniel Goran是一名冶金工程师,拥有法国洛林大学材料科学博士学位,在那里他使用EBSD和XRD来表征欧洲杯足球竞彩严重变形的金属。欧洲杯线上买球Daniel在丹麦一家主要的EBSD制造商担任过一段时间的博士后职位,主要研究优化高速钢的力学性能,并担任EBSD应用科学家。之后,他于2009年6月加入了Bruker的EBSD团队。自2012年以来,他一直负责EBSD产品,致力于产品开发和新应用程序开发,以及其他职责。

他已经撰写或共同撰写了多个同行评审的期刊和会议文件,并积极与全球多个群体合作开发EBSD&TKD技术的开发,以及扩大EBSD&TKD对新领域的应用。

此信息已采购,从Bruker Nano Analytics提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息,请访问Bruker Nano Analytics.

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引用

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  • 美国心理学协会

    力量纳米分析。(2021年6月23日)。扫描电镜纳米材料表征的一种不匹配的解决方案。AZoM。2021年7月5日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20461获取。

  • MLA.

    力量纳米分析。“SEM中的纳米材料表征的无与伦比的解决方案”。氮杂。05 7月2021年7月05.

  • 芝加哥

    力量纳米分析。“SEM中的纳米材料表征的无与伦比的解决方案”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20461。(访问于7月05,2021)。

  • 哈佛大学

    力量纳米分析。2021。SEM中纳米材料表征的无与伦比的解决方案。Azom,于2021年7月5日查看,//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20461。

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