氬離子拋光技術(shù)通過電場加速產(chǎn)生的高能氬離子束,在真空環(huán)境下對樣品表面進(jìn)行可控的物理濺射剝離。與傳統(tǒng)機(jī)械制樣方法相比,其核心優(yōu)勢在于:完全避免機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的樣品損傷,能夠保持材料的原始微觀結(jié)構(gòu),實現(xiàn)真正的全局平面化處理,為后續(xù)的SEM、EDS、EBSD等分析提供理想的觀測基底。
一、微納米顆粒 (針對200μm以下樣品)
微納米顆粒樣品,如鋰電池陽極材料等,通常需要利用掃描電鏡觀察形貌、統(tǒng)計粒度、進(jìn)行能譜分析及長度測量。然而,當(dāng)需要觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時,傳統(tǒng)制樣方法往往難以滿足要求。
研缽研磨或刀片壓碎的方式通常只能暴露顆粒的斷裂面,且成功率較低,電鏡觀察時需要大量時間尋找有效視野;而鑲嵌包埋結(jié)合機(jī)械拋光的方法不僅耗時,還容易導(dǎo)致樣品脫落,并且需要考慮鑲嵌料對樣品的潛在影響。
例如,在某案例中,客戶要求觀察微納米顆粒的表面和斷面形貌。通過研缽研磨處理后,樣品中可見大量碎裂顆粒,斷面形態(tài)雜亂不一,無法進(jìn)行有效的測量和分析。
而采用氬離子拋光設(shè)備處理后,樣品中的顆粒被整齊切開,截面平整均勻,非常便于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察和精確測量。在更高放大倍數(shù)下,顆粒內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)清晰可見,為材料分析提供了可靠的表征基礎(chǔ)。
二、多層復(fù)合材料/鍍層/高分子薄膜
多層復(fù)合材料、鍍層及高分子薄膜(如鋰電池隔膜等柔性材料)的截面分層結(jié)構(gòu)分析是常見的表征需求。這類材料由于柔性大,采用傳統(tǒng)的剪切或液氮脆斷方法極易導(dǎo)致截面分層扭曲、邊緣不齊整,嚴(yán)重影響后續(xù)的精確測量。
案例:石墨極片的氬離子拋光截面制樣
某石墨生產(chǎn)廠家委托金鑒實驗室對其石墨極片進(jìn)行氬離子拋光截面制樣。通過氬離子拋光技術(shù),可以清晰地觀察到電極材料涂片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。拋光前,由于樣品是用剪刀剪切而成,截面上的損傷層較大,無法看清真實的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。金鑒實驗室擁有專業(yè)的氬離子拋光切割設(shè)備和技術(shù)團(tuán)隊,能夠確保制樣的準(zhǔn)確性和可靠性。
三、電子元器件
電子元器件由于其越來越微小、越來越復(fù)雜,其失效時很難定位,也很難用普通手段看清其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。金鑒實驗室通過氬離子拋光技術(shù),能夠顯著提升樣品的質(zhì)量,為后續(xù)的檢測分析提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
通過氬離子拋光技術(shù)處理后的電子元器件樣品,可在掃描電鏡下清晰展示其內(nèi)部布局。在典型案例中,經(jīng)過拋樣的區(qū)域能夠分辨出尺度僅為數(shù)十納米的微觀結(jié)構(gòu),為失效分析及結(jié)構(gòu)驗證提供了直接證據(jù)。另一案例中,局部放大后可見明確的十層堆疊結(jié)構(gòu),各層之間界面清晰,進(jìn)一步證明了該技術(shù)在復(fù)雜微結(jié)構(gòu)表征中的優(yōu)勢。
氬離子切割與拋光技術(shù)不僅在鋰電池材料研究中具有重要應(yīng)用,還在金屬材料、半導(dǎo)體材料、電子器件等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如,在金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)分析中,氬離子拋光能夠去除表面氧化層和機(jī)械加工痕跡,使晶格結(jié)構(gòu)清晰可見;在半導(dǎo)體材料的研究中,氬離子切割技術(shù)能夠精確制備出高質(zhì)量的截面樣品,為器件的性能研究提供支持。
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