ПРИМЕНЕНИЕ РАСТРОВОГО ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ КЕРАМИКИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

Исследование передовых керамических компонентов, используемых в самых разных областях, от лечения рака до насосных технологий, в компании Morgan.


Настольный сканирующий электронный микроскоп (СЭМ): JCM-6000 NeoScope от Nikon Metrology был введён в эксплуатацию в инновационном центре Morgan Advanced Materials в Великобритании.


Данные технологии мирового уровня, сочетающие в себе технически совершенное аналитическое оборудование и опыт разработки, позволяют решать разнообразные задачи клиентов компании.


Онкологические исследования

Наличие настольного СЭМ от Nikon Metrology также позволяет нам лучше контролировать работу оборудования и результаты анализов.

- Д-р Тим Клипшэм, технический менеджер, Morgan Advanced Materials


Хорошим примером ведущих исследований материалов на рынке является работа над новыми технологиями, такими как литье керамики под давлением. Способность к комплексному формированию позволила Morgan произвести коммерчески доступный высокоточный керамический наконечник для микроволновой абляции тканей с целью удаления опухолей. Благодаря микроконструкции, травмы пациента после операции значительно сокращаются.


Чрезвычайно тонкая структура материала придает высокую прочность и жёсткость, которые имеют решающее значение для применения в сложных условиях. Из-за небольшого размера зерен материала его микроструктура не может быть проанализирована с помощью стандартного 50-кратного оптического микроскопа компании, поэтому для этих целей потребовался СЭМ.


Д-р Тим Клипшэм, технический менеджер Morgan Advanced Materials, сказал: «JCM-6000 имел важное значение для того, чтобы наши ученые могли разработать материал с улучшенными свойствами, отвечающий техническим требованиям этого медицинского клиента.



Наконечники для абляции высокой точности, произведенные в Morgan Advanced Materials путем литья под давлением керамики. Полученный мелкозернистый материал невозможно проверить оптически, что было одной из причин, по которой компания инвестировала в настольный сканирующий электронный микроскоп Nikon Metrology.



Керамические наконечники используются в микроволновом оборудовании для абляции тканей при лечения рака.


Раньше, когда задача выходила за рамки возможностей оптической микроскопии, мы прибегали к использованию субподрядов для анализов СЭМ. В последние годы потребность данных анализах постоянно растёт, поэтому для нашей текущей коммерческой деятельности стала крайне необходима установка собственного оборудования.


Наличие собственного настольного СЭМ от Nikon Metrology также позволяет нам лучше контролировать работу оборудования и результаты анализов. Наши специалисты, обладающие высоким уровнем знаний в области материалов, могут оптимизировать и сфокусировать анализ в соответствии с нашими требованиями лучше, чем микроскописты, работающие в субподрядных компаниях.


В результате это позволяет сэкономить много времени, поскольку ранее предварительный анализ приходилось осуществлять на стороне, а затем направлять нашу техническую команду для консультации, прежде чем можно было бы провести полный анализ образцов».


Как прямое следствие, техническая поддержка, оказываемая специалистами по материалам и инженерами Morgan производственным подразделениям и клиентам, была значительно оптимизирована.


Для JCM-6000 подготовка образцов значительно упрощена по сравнению с традиционными СЭМ или даже оптическими микроскопами. Одной из характеристик настольного СЭМ от Nikon Metrology является то, что электрорезистивные материалы можно анализировать без нанесения проводящего покрытия на поверхность, что невозможно для большинства СЭМ, представленных на рынке.


Таким образом, можно быстро провести неразрушающий контроль керамических компонентов.


Более того, глубина резкости СЭМ намного больше, чем у большинстве оптических инструментов, что облегчает анализ на поверхности, а также на выступающих деталях или полостях образцов, и позволяет компании Morgan получать больший объем информации».


Разработка фрикционных материалов для насосов

Наши инженеры по качеству и производству постоянно находят новые применения этому прибору, и теперь, когда микроскоп установлен, нам всем будет очень трудно обойтись без него.


Завод Morgan’s Stourport также является крупным поставщиком высокоточных компонентов для ведущих производителей насосов на рынке. Недавно был разработан новый фрикционный материал для износостойких уплотнений насосов, применяемых в сложных промышленных и нефтехимических средах. Материал обладает композитной структурой, что позволило специалистам Morgan адаптировать его характеристики трения для использования в суровых полевых условиях.


JCM-6000 с его возможностями энергодисперсионной спектрометрии (ЭДС) сыграл ключевую роль в разработке материала. Это позволило компании адаптировать элементный состав и структуру композита, используя как детектор отражённых электронов, так и функцию элементного картирования.


Одно из применений керамических уплотнений - в насосах, работающих в сложных промышленных и нефтехимических средах.


Керамические механические уплотнения из недавно разработанного фрикционного материала Morgan Advanced Materials.


Доктор Клипшэм продолжил: «Картирование элементов в образце, проанализированное с помощью SEM путем измерения распределения энергии и интенсивности рентгеновских сигналов, генерируемых при фокусировке электронного луча на поверхности образца, дает огромное количество информации, которая ранее была недоступна для нас, используя оптический контроль.


В результате разработка материалов и адаптация конструкции стали намного проще.


Другое применение СЭМ

JCM-6000 в настоящее время играет активную роль как в разработке новых керамических материалов в Центре инноваций, так и в текущих проектах по их усовершенствованию. Удобное для пользователя программное обеспечение позволило Morgan расширить круг использования данного прибора.


Доктор Клипшэм заявил: «Наши инженеры по качеству и производству постоянно находят новые применения этому прибору, и теперь, когда микроскоп установлен, нам всем будет очень трудно обойтись без него».


Более того, благодаря режиму снижения заряда СЭМ и большой камере оксидные керамические материалы могут быть проанализированы с меньшими затратами на подготовку образца по сравнению с тем, что требуется для СЭМ исследовательского уровня, поскольку нет необходимости наносить проводящие покрытия или разрезать образцы для получения важной информации о характеристиках поверхности или химическом составе.


Решение о покупке

Д-р Тим Клипшэм сообщил, что Morgan выбрали настольный СЭМ, потому что это оборудование лучше соответствовало потребностям их бизнеса благодаря универсальности микроскопа и простоте его эксплуатации. СЭМ исследовательского уровня значительно более ограничен в отношении установки и требует специально обученного оператора. Из четырех представленных в финальном списке настольных моделей микроскоп Nikon Metrology JCM-6000 был выбран из-за превосходного качества изображения и наличия системы ЭДС для химического анализа.


Он заключил: «Такие инструменты можно использовать при комнатной температуре и они просты в эксплуатации. Понадобилось всего несколько часов, чтобы научиться использовать все функции JCM-6000.


Увеличение 60,000x подходит практически для всех областей применения. В том редком случае, когда нам понадобится выйти за эти рамки, мы передадим работу субподрядчикам. Однако такой необходимости не возникало с тех пор, как был установлен JCM-6000.


О приборе JCM-6000 от Nikon Metrology


Morgan Advanced Materials выводит диагностику керамических дефектов на новый уровень. На рисунке показан дефект на поверхности алюминиевого компонента на экране Nikon Metrology JCM-6000 NeoScope.


Простой в использовании, как цифровая камера, недорогой JCM-6000 NeoScope устраняет разрыв между оптической микроскопией и СЭМ исследовательского уровня. Разработанный токийской лабораторией электронной оптики JEOL (Japan Electron Optics Laboratory), этот прибор с высоким разрешением позволяет наблюдать мелкую морфологию поверхности в субмикронном масштабе. Область его применения простирается от биологических наук, судебной экспертизы и фармацевтики до широкого спектра промышленных назначений, включая анализ разрушений.


Данный СЭМ формирует изображения с большой глубиной резкости при увеличении от 10x до 60,000x и предлагает: работу в высоком и низком вакууме, три варианта ускоряющего напряжения, обнаружение вторичных и отражённых электронов. Регулировки фокуса, выравнивания, контраста и яркости поностью автоматизированы.


Данный СЭМ вмещает образцы диаметром до 70 мм и толщиной до 50 мм и позволяет исследовать как проводящие, так и непроводящие образцы без какой-либо специальной подготовки образцов. Система ЭДС для элементного анализа является опцией.


Еще одна особенность - сенсорный интерфейс с привычным внешним видом современных смартфонов и планшетов. Автоматические функции, а также предварительно установленные функции меню позволяют легко изучать различные типы материалов. Время от загрузки образца до получения изображения в вакууме составляет менее трех минут.


...

22.06.2021

Рекомендуем