失效分析中的扫描电子显微镜

SEM是什么?

扫描电子显微镜(SEM)是进行金属和非金属部件失效分析的宝贵工具，在Element所进行的调查中有很大一部分使用了扫描电子显微镜。扫描电镜是一个强大的工具，以确定起源(s)，模式，和扩展的裂纹或断裂。扫描电镜与详细的文件结合使用，通过宏观摄影和立体显微镜给出一个完整的特征或被检查的组件的代表。

扫描电镜也被大量应用于碎片、颗粒、残留物、腐蚀产物和其他需要高放大率检查的特征的评价。这些仪器的必要性和通用性在公司范围内的众多元素实验室中得到了证明。

SEM是如何工作的?

扫描电子显微镜的工作原理是用聚焦的电子束轰击样品的表面。电子束激发材料中的电子，导致额外的二次电子的释放。另外，电子束也可以被样品背向散射并从样品表面重新出现。二次电子和反向散射电子都可以被收集和显示，以提供被评估表面的图像。前者提供了更高分辨率的表面特征，后者揭示了更多的地形表面细节和有关正在评估的表面原子量的信息。根据评估的目标，每种类型的电子在通过SEM进行分析时都扮演着特定的角色。

SEM适合你吗?

在失效分析中，SEM的主要优点是所得到的图像与光学摄影的图像一般相似，但具有明显更大的景深。扫描电镜还允许在大约5倍到大于5万倍的放大率下进行检查，允许在不改变仪器或透镜的情况下记录样品的大片区域和显微镜特征。扫描电子显微镜的主要缺点是缺乏彩色成像，这加强了通过标准光学摄影方法与扫描电子显微镜一起进行样品记录的重要性。被检测的样品也必须是导电的，尽管导电的表面涂层和带有特殊可变压力样品室的SEM和电子探测器的使用可以缓解许多这些问题。

用电子轰击表面的一个极其有用的副作用是，由于电子束的激发，材料的原子产生了特征x射线。这些x射线可以被附在SEM上的能量色散x射线谱仪(EDS)检测和量化。EDS提供了使用SEM检查的表面和特征的相对化学成分。这些信息在识别腐蚀产品、表面残留物或污染物、材料夹杂物、磨损碎片以及其他传统化学分析技术无法识别的特征时非常有用。EDS结果还可以与SEM图像相结合，形成元素EDS图，以图形形式表示被检查表面或特征中的元素分布。