DESKTOP SEM BINNEN HET BEREIK VAN IEDER LAB

Desktop elektronenmicroscopie (SEM) heeft de laatste decennia een enorme ontwikkeling gekend. Sinds de eerste compacte desktop SEM’s in 2006-2007 het licht zagen, zijn deze toestellen uitgegroeid tot fantastische all-rounders, die wereldwijd ingang hebben gevonden in duizenden labs. Dit heeft geleid tot baanbrekende en innovatieve onderzoeks- en analysemogelijkheden in industrieën zoals de farmacie, automotive, polymeren, micro-elektronica, batterij-onderzoek en metaalindustrie.

Ook in de gespecialiseerde high-end of high throughput SEM labs wordt desktop SEM steeds vaker ingeschakeld om de workload van de beschikbare microscopen te verlichten.

Om de stand van zaken op vlak van desktop SEM technologie toe te lichten stellen we hier het gamma Thermo Scientific Phenom desktop SEM voor, dat door Benelux Scientific wordt verdeeld in Nederland.

Waarom is de desktop SEM zo populair?

Tot een vijftiental jaren geleden was elektronenmicroscopie het exclusieve domein van gespecialiseerde academische SEM labs en instituten, of goed uitgeruste research labs van grotere bedrijven. De aldaar gebruikte SEM opstellingen brengen een complexe infrastructuur met zich mee en de nood aan hoogopgeleide en ervaren operatoren. Ook de hoge investerings- en gebruikskosten maakten een SEM in andere labs een moeilijk te verantwoorden investering. Een desktop SEM biedt hiervoor een aantal oplossingen:

Geen specifieke infrastructuur nodig op vlak van stabiliteit, temperatuur of vochtigheid
Een desktop SEM is een economisch gerechtvaardigde investering in labs waar deze technologie niet voltijds wordt ingezet
De gebruiks- en onderhoudskosten van een desktop SEM liggen vaak tientallen malen lager dan deze van een klassieke SEM
De opleiding van (nieuwe) operatoren kan gebeuren binnen één dag, en een specifieke academische vooropleiding is niet vereist

Bovendien biedt desktop SEM technologie een antwoord op een aantal extra eisen in moderne QC- en R&D labs en opent ze nieuwe mogelijkheden in onderzoeksprojecten.

Een minimale en volledig inplanbare downtime voor onderhoudsactiviteiten
Meerdere operatoren of departementen krijgen een vlotte en eenvoudige toegang tot SEM technologie via standaardprocedures voor monstervoorbereiding en de opname van de SEM beelden
In zowel de QC- als R&D omgeving is een desktop SEM overdag beschikbaar voor een groot aantal verschillende applicaties, terwijl er overnacht automatisch routine analyses worden geproduceerd

De tijd tussen laden van het monster en het eerste SEM beeld (de zogenaamde time-to-image) dient zo klein mogelijk te zijn om de productiviteit te verhogen
Met een klassieke optische microscoop Vzijn de mogelijkheden op vlak van vergroting en dieptescherpte vaak te beperkt om te voldoen aan de noden van nieuwe onderzoeksprojecten. Desktop SEM biedt hier de ideale oplossing
Beeldanalyse dient ook steeds vaker gecombineerd te worden met chemische analyse en bepaling van deeltjesgrootte – en vorm. Ook hiervoor biedt de aanwezige software en hardware de juiste oplossing

Wat is de huidige technologische stand van zaken in een desktop SEM?

Hier gaan we dieper in op de meer technische kant van de desktop SEM. Welke eigenschappen hebben deze toestellen, en hoe verhouden ze zich tot de klassieke “floor-model” SEM? Voor wie graag even het geheugen opfrist in verband met elektronen-microscopie, kunnen we de volgende publicatie aanraden.

Vergroting: de vergrotingsrange van de verschillende modellen uit de Thermo Scientific Phenom desktop SEM range loopt van 160x tot 350,000x. De beeldresolutie is hierbij beter dan 6 nm. Bovendien beschikken de toestellen ook over een ingebouwde optische microscoop die 20 tot 160x vergroot.

Voor het “zware” werk is er ook een Thermo Phenom desktop FEG-SEM model met field emission gun beschikbaar met vergroting tot 2,000.000x (resolutie < 2 nm).

Detectoren: alle Thermo Scientific Phenom desktop SEM’s zijn standaard uitgerust met een backscatter detector (BSD). Optioneel zijn een secondary electron (SE) detector en een EDS detector voor chemische analyse en element-identificatie beschikbaar. EDS is mogelijk in point, line scan en mapping mode. Download hier de brochure over SEM-EDS analyse.

Elektronenbron: De Thermo Phenom G en XL series zijn uitgerust met een CeB6 bron. Deze biedt een véél hogere helderheid dan de klassieke wolfraamdraad, en heeft een levensduur van meerdere duizenden uren, waardoor vervanging tijdens een onderhoudsbeurt kan gebeuren, en de downtime minimaal wordt. Het model Phenom Scientific Pharos FEG-SEM beschikt over een field emissions source (FEG) die een nog hogere helderheid en stabiliteit van de elektronenstroom garandeert, hetgeen resulteert in een nog hogere beeldresolutie.

Versnelspanning en vacuummodes: De verschillende modellen hebben een variabel instelbare versnelspanning van 1 kV tot 20 kV. Meerdere vacuum modes laten toe om door middel van verschillende monsterhouders of een vacuum controller module een aangepast vacuüm niveau in te stellen dat past bij uw monsters.

Monsterafmetingen en capaciteit: de modellen uit de G series kunnen een monster tot 25 mm diameter en 30 mm hoogte bevatten. In de XL series kunnen monsters tot 100 mm x 100 mm x 40 mm (h) ge-imaged worden. Dezelfde monsterhouder kan ook ingezet worden voor geautomatiseerde metingen op maximaal 36 x 12mm stubs of 9 x 30 mm filters.

Monsterhouders en accessoires: Monsterhouders voor koeling en opwarming van monsters zijn beschikbaar, alsook een automatische eucentrische tilt rotation houder en miniatuur testbank voor trek-, druk- en buigtesten.

Thermo Scientific Phenom desktop SEM: oplossingen op maat voor elke applicatie

De range Thermo Scientific Phenom desktop SEM bestaat uit 3 basismodellen:

Thermo Scientific Phenom ProX G6 is een desktop toestel met volledige SEM functionaliteit die vooral geschikt is voor labs met een grote verscheidenheid aan monsters en toepassingen. Nadruk ligt op een korte time-to-image en flexibiliteit zonder in te boeten op het vlak van gebruiksvriendelijkheid of hardware/software opties. (download hier de Phenom ProX G6 brochure)
De Thermo Scientific Phenom XL wordt wegens de mogelijk tot laden van grote of een groter aantal monsters vooral ingezet voor geautomatiseerde applicaties of ook een combinatie van specifieke research applicaties overdag in combinatie met high throughput werk buiten de werkuren. Het is ook het XL platform dat gebruikt wordt voor de vele software automatisatie applicaties zoals additive manufacturing, technical cleanliness, battery research, steel inclusions, en asbest analyse. (download hier de Phenom XL brochure)
De Thermo Scientific Phenom Pharos is de enige commercieel beschikbare desktop FEG-SEM met een resolutie < 2 nm (vergroting tot 2,000.000x). Verder beschikt dit toestel over de functionaliteiten van de ProX G6 series. (download hier de Phenom Pharos brochure)

Voorbeelden van een aantal typische applicaties en desktop SEM configuraties

Hieronder vindt u een greep uit het aanbod van Thermo Scientific Phenom desktop applicaties en beschikbare configuraties voor specifieke industrieën of toepassingen.

Wilt u zelf kennis maken met de Thermo Scientific Phenom desktop SEM? Contacteer dan onze product specialist (kars.dewildt@benelux-scientific.nl) voor een bespreking van uw applicatie, of om een demonstratie vast te leggen op uw eigen monsters.

Neem contact met ons op