Сканиращият електронен микроскоп (SEM) е центъра на всяко микроскопско оборудване при изследвания както в промишлеността, така и при академични или рутинни изследвания на качеството. Изключително високата резолюция, комбинирана с голяма дълбочина на полето и локалното определяне на химическия състав, предпоставя използването на микроскопите SEM като гъвкави инструменти, подходящи за подробни изследвания на почти всякакви образци.
Всеки микроскоп, обаче може да бъде толкова продуктивен, колкото позволява потребителския му интерфейс. Повечето SEM се използват в среда на много потребители, с малък екип от опитни потребители и няколко не много опитни и дори нови потребители.
За да извлечете по-голяма полза от SEM, микроскопският софтуер трябва да бъде ясен и интуитивен за улесняване на възпроизводимостта и надеждността и най-вече да бъде лесен за обучаване на новите потребители.
Подходящият контролен софтуер ще намали разходите по обучението, както и времето за достигане на по-висока продуктивност.
Тук представяме контролния софтуер на ZEISS SmartSEM Touch сканиращ електронен микроскоп. В изследването показваме пример за рутинно изследване на качеството: изобразяване на увреждане и присъствие на частици във винтова резба .
ZEISS SmartSEM Touch
ZEISS SmartSEM Touch е интуитивна и лесна за използване SEM контролна система.
Тя е съвместима със сериите ZEISS EVO и Sigma SEM, многоезична е , и може да бъде контролирана чрез всяка комбинация на touch-екран, мишка, клавиатура или ZEISS панел за физически контрол за максимална гъвкавост и най-добра квалификация на потребителя. Лесен SEM контрол е възможен без да се налага намаляване на резолюцията и силата на изобразяване на ZEISS EVO и Sigma, Фиг . 1.
Фиг. 1
ZEISS SmartSEM Touch контролна система. Показано е рутинно едновременно двуканално изображение на винтова резба с покритие във вторични електрони и обратно отразени електрони. Всички параметри могат лесно да се контролират чрез докосване (touch), мишка или ZEISS контролен панел.
ZEISS SmartSEM работен процес
Получаването на изображение за лесна навигация отнема само няколко секунди : след поставянето на образеца потребителят завърта навигационната камера и калибрираното изображение се получава автоматично, Фиг.2.
Други снимки, дори и светлинно- микроскопски, могат да бъдат използвани като обичайни навигационни изображения, в зависимост от размера на областите, представляващи интерес. Те се обозначават с помощта на 3-точкова регистрация на областите от образеца.
Ние подаваме на SmartSEM Touch информация за диаметъра и височината на образеца за осигуряване на безопасна навигация. Избран е вида на образеца; това включва начален комплект SEM параметри, подходящи за вида на образеца. Това изследване се концентрира върху праха и частиците върху повърхността, измерване на деформацията, и изследване на напукването в покритието на резбата.
С помощта на ZEISS SmartSEM Touch могат да бъдат контролирани всички ключови параметри като ускоряващото напрежение, вида Optibeam и налягането в камерата.
Фиг. 2
Използване на ZEISS SmartSEM Touch за едновременно получаване на навигационни изображения на много образци. Образецът с резбата е отбелязан в квадратчето.
С помощта на ZEISS SmartSEM Touch могат да бъдат контролирани всички ключови параметри като ускоряващото напрежение, вида Optibeam и налягането в камерата.
Използвани са автоматични функции за лесно и точно постигане на оптимално фокусиране, яркост/контраст, корекция за астигматизъм на лещата и центроване. След като бяха определени оптималните параметри на изображението, те бяха записани като обичайни за вида образец, Фиг. 3. По този начин при всички бъдещи изследвания ще се използват еднакви параметри за осигуряване на възпроизводимост и бърза организация.
Фиг. 3
Избор на вид образец за подробно изследване
Изобразяването на образеца както с вторични електрони, така и с обратно отразени електрони, позволява лесно изследване на частиците от повърхността и разделяне на металните частици от неорганичните и керамичните частици. Размерите на частиците са измерени във всяко зрително поле. Покритието е изследвано за пукнатини и размерите на важни параметри (напр., дебелина на върха на зъба, или разстояние между зъбите) бяха измерени и беше направен подходящ коментар на изображенията.
След като подходящите стойности за резолюцията на изображението, качеството, намаляване на смущенията, параметрите за корекция на хистограмата яркост/ контраст са получени, те автоматично могат да бъдат използвани при всички следващи изображения – пример за това е показан на Фиг.4.
Фиг. 4
Примерно изображение на област от зъбите на винтовата резба. Най-голямата област частици е отбелязана и измерена, както и дебелината на зъба във върха му. Вижда се пукнатина в покритието по ръба на зъб от резбата edging of the screw thread teeth.
За картографиране на широка област от образеца използвахме автоматичната функция на SmartSEM Touch. Достъпни са две основни категории на автоматизация.
Първо се избират серии от точки. Във всяка точка се правят изображения при различни увеличения. Така се получават обзорни снимки при ниски увеличения и многобройни снимки при по-големи увеличения на една и съща област.
Второ, потребителят може да очертае област на своя образец (ръчно или с използване на предварително определени форми), да избере увеличение и автоматично да направи серии от изображения, покриващи тази област. Тези изображения могат да се съединят за получаване на едно голямо изображение на областта с висока резолюция или да бъдат изследвани като индивидуални области. Автоматично картографиране на няколко зъба от резбата е показано на Фиг.5.
Фиг. 5
Използване на автоматичната функция на ZEISS SmartSEM Touch за картографиране на голяма област от образеца.
След като всички необходими снимки са направени, данните се обобщават за пълно изясняване на картината. Browse функцията (Фиг. 6) разполага всички снимки в тяхната правилна локация, обозначени с увеличението на всяко от навигационните изображения, с възможност за безпрепятствено увеличаване или намаляване. Това включва снимки, направени при различни увеличения със застъпващи се области от снимки, направени по различни методи.
Изследванията на винтовата резба потвърдиха предположението за замърсяване на повърхността й с многобройни частици и влакна с различни размери. При този образец появата на почти всички частици беше резултат от замърсяване на въздуха и на отлагания от органичен материал.
Във всяко зрително поле размерите на най-големите частици варират в интервал от 400-500 µm. Не се наблюдават частици, набити в повърхността, както и метални и керамични частици. Всички частици могат да бъдат отстранени лесно със стандартните почистващи процеси. Не се наблюдават и специално засегнати области.
Фиг. 6
Browse функция на SmartSEM Touch, която показва поставянето на снимки върху изследваните области, както и върху електронна снимка
Пукнатини се наблюдаватпредимно в области с високи натоварвания на деформация и износване по ръбовете на зъбите на винтовата резба. Няма индикации за сериозно износване или следи от раздробяване извън тези области. Няма индикация за деформация на компонентите.
Извършеният рутинен анализ на този детайл не установи сериозни дефекти.
В този случай поставянето на образеца отне само няколко минути, а самото подробно изследване – по-малко от час. ZEISS SmartSEM Touch е конструиран така, че нови потребители да могат да бъдат обучени за по-малко от 20 мин и да работят ефективно без супервизия, което води до намаляване на времето за обучение и разходите и до увеличаване на производителността. Той може да се използва за обикновени изследвания, както и да бъде създаден работен процес за рутинно и възпроизводимо изследване на образци,като се използват изключителните възможности за изобразяване на ZEISS EVO и ZEISS Sigma сканиращи електронни микроскопи.