Hypermoderne SEM’s bij ECN voor materiaalkundig onderzoek

0
327

ECN-E&EE, afdeling Materials, Testing & Analyses heeft twee nieuwe Scanning Elektronen Microscopen (SEM) in gebruik genomen. Met deze nieuwe SEM’s en nieuwe monster voorbereidingsapparatuur (Ion Miller) beschikt ECN over state of the art apparatuur voor materiaalkundig onderzoek.

Het betreft een zogenaamde FEG-SEM (Hitachi SU70) en de variabele druk SEM (Hitachi S3700). De apparatuur wordt gekenmerkt door een flexibele inzetbaarheid en ruime gebruiksmogelijkheden. Daarbij is tevens voorzien in verwachte onderzoekbehoeften in de toekomst.

Beide SEM’s hebben hun eigen toepassingsmogelijkheden. De FEG-SEM met Schottky emitter voor hoge resoluties, met element analyses middels Energie Dispersieve Spectraalanalyse (EDS), met Golflengte Dispersieve Spectraalanalyse (WDS), is tevens geschikt voor kristallografisch onderzoek met Electron Back Scattering Diffraction (EBSD). Met deze FEG-SEM zijn hoge resoluties tot sub-nanometer schaal mogelijk, afhankelijk van het te onderzoeken materiaal. Ook elektrisch slecht geleidende materialen, zoals aluminium oxide, zijn zonder monstervoorbereiding te onderzoeken. Hiermee worden bijeffecten van dergelijke monstervoorbereidingen, waarbij meestal dunne geleidende lagen worden opgebracht, voorkomen.

De variabele druk SEM welke onder een variabele druk kan werken tot 270 Pa (ca 0,1 bar) heeft een grote kamer waarin samples tot een gewicht van 6 kg en afmetingen tot 200 mm diameter en een 150 mm hoogte geplaatst kunnen worden en is uitgerust met een EDS element analyse systeem.

Verontreinigde monsters kunnen in deze SEM worden onderzocht. In veel gevallen kunnen hele onderdelen in de SEM geplaatst worden, ook grotere poreuze samples. Dit heeft als voordeel dat producten niet-destructief onderzocht kunnen worden en voor latere experimenten beschikbaar blijven. Ook in deze SEM kunnen niet geleidende materialen zoals aluminiumoxide en glasvezelversterkte monsters zonder voorbehandeling worden onderzocht.

Voor optimale benutting van de SEM’s is voorbereidingsapparatuur (Ion Milling) aangeschaft waarmee dunne en kwetsbare lagen geprepareerd kunnen worden. Men moet daarbij denken aan bijvoorbeeld polymeerlagen met een dikte van rond de 10 nm en dunner, zoals toegepast in polymeren zonnecellen (dunne film zonnecellen). Ook andere dunne lagen op bijvoorbeeld membranen of anodiseerlagen op aluminium zijn met de Ion Milling monstervoorbereiding goed bloot te leggen voor SEM analyse.

De Afdeling Materials, Testing & Analyses bestaat uit een groep specialisten die complementair zijn en gezamenlijk een enorm kennisgebied bestrijken. Dit in combinatie met de state of the art apparatuur stelt hen is staat materiaalonderzoek te doen en effectief tot juiste conclusies en eventueel aanbevelingen te komen. De aandachtsgebieden van MTA zijn: Schade onderzoek, Corrosie onderzoek, Materiaalkunde, Verbindingstechniek en Proces optimalisatie.

Deze investering is mogelijk gemaakt door financiering vanuit ADEM Innovation Lab; A green Deal in Energy Materials. In dit onderzoeks- en investeringsprogramma werken ECN en de Technische Universiteiten van Delft, Eindhoven en Twente samen met industriële partners aan innovatie in materialen voor conversie, transport en opslag van energie.