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掃描電子顯微鏡SEM在失效分析中的應用

掃描電子顯微鏡介紹

掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描，將產生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體表面的立體構像，可攝制成照片。掃描電子顯微鏡，被廣泛應用于對各種材料的形貌、結構、界面狀況、損傷機制以及材料性能預測等方面，可以直接觀察材料內部原子的集結方式和真實的邊界，研究晶體缺陷等，從而分析得出失效原理。

定義及原理

掃描電鏡涉及了電子光學技術、真空技術、精細機械結構以及計算機控制技術，是一個復雜的系統組合。其利?電?束在樣品表現進行掃描，同時利用探測器接收電子束在樣品上激發的各種信號，并利用信號檢測放大系統輸出調制信號轉換且現在在顯示系統生成像。

這些信號主要有二次電子，用于形貌觀察；背散射電子、特征X射線、俄歇電子，用于成分分析。

實際應用及案例

1、SEM金相分析

失效分析的基礎是做好正確的金相分析，對于各種光學顯微鏡不能夠分辨的基本顯微組織，如屈氏體，隱針馬氏體等等，其次是對顯微組織精細結構的分析，如上貝氏體中鐵索體和滲碳體兩個相的形態，條狀馬氏體的細長板條狀的立體形態等。各種金屬之間的化合物相、碳化物相、硼化物相以及氮化物相等、金相分析一般在低倍分析及光學顯微鏡分析的基礎上結合結構分析(如X射線衍射分析、電子衍射分析等)和微區成分分析(如波譜儀、能譜儀等等)等完成的。

2、SEM在斷口分析中的應用

使用掃描電鏡進行缺口分析，在掃描電鏡在失效分析中比較主要的應用，利用SEM對斷裂機理進行分析歸類，明確斷裂的類型，并且對裂紋源位置和擴展方向的判定，明確金屬材料的主要斷裂機理。另外還有熱處理脆性等，雖然從斷裂的機理分析并不是新的斷裂形式，但在失效分析中應用較多，如利用SEM分析鋼的第二類回火脆性的晶界弱化及第二相的沉淀等。


3、SEM在磨損失效分析中的應用

利用SEM主要對磨損表面及磨損產物等進行分析，磨損表面攜帶了磨損最主要的信息，磨損表面形貌有：擦傷、犁溝、點蝕、剝層、微動咬蝕及氣蝕魚鱗坑等。磨損產物主要有正常磨粒、疲勞剝塊、球粒、層狀磨粒、嚴重磨粒、切削磨粒、腐蝕磨損微粒、氧化顆粒、暗金屬氧化物磨粒、有色金屬磨粒、非金屬晶體及非金屬非晶體等。磨損產物的分析可以結合鐵譜技術、體視技術、結構、成分分析等。

4、腐蝕失效

金屬腐蝕失效會在表面或斷口上留下各種腐蝕產物，其特點及相關形貌有：均勻腐蝕、斑點腐蝕、膿瘡腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、穿晶腐蝕等，一般情況通過宏觀檢驗及光學顯微鏡分析，也可以利用SEM進行分析。

總結：

如果作為失效分析判斷的一大標準，依據掃描電子顯微鏡分析所得到的結果，作進一步的分析和推斷，幫助失效分析的工作實施更為針對性的改進和預防措施。廣東省華南檢測技術有限公司專注于工業CT 檢測、失效分析、材料分析檢測、芯片鑒定、芯片線路修改、晶圓微結構分析、可靠性檢測、逆向工程、微納米測量等專業技術測服務，檢測服務電話：13926867016。