Микроскопы для материаловедения и производства

В этой статье мы рассмотрим микроскопы для материаловедения, широко применяющиеся в микроэлектронике и машиностроительном производстве. Рассмотрим преимущества и недостатки различных систем, проанализируем методики контрастирования при работе с материаловедческим микроскопом.

В основном, когда мы сталкиваемся с материаловедением, микроэлектроникой и машиностроительным производством – исследователи в этих областях работают с непрозрачными образцами, такими как аншлифы, срезы, сколы, изломы и пр. металлические и неметаллические поверхности. Специфика таких объектов позволяет нам использовать только микроскопию отраженного света, а также методики контрастирования при работе с отраженным светом – поляризацию, дифференциально-интерференционный контраст, темное поле.

Рассмотрим подробно различные типы лабораторных микроскопов для отраженного света.

Прямые микроскопы

Прямые материаловедческие микроскопы с различными штативами. Выбор штатива зависит от среднего размера исследуемых образцов. Прямые микроскопы позволяют работать с определенной группой образцов. Это обусловлено ограниченным пространством между фронтальными линзами объективов и предметным столом микроскопа. Существуют некоторые модели с проставками (spacer) для увеличения размера рабочей зоны микроскопа, но постоянное изменение геометрии микроскопа (извлечение и вставка необходимого числа проставок) плохо сказывается на удобстве повседневного использования такого прибора, а также на жесткости конструкции.

Использование прямого микроскопа также накладывает некоторые ограничения на параллельность торцов образца, так как при непараллельных торцах объект будет сложно поймать в фокус при большом увеличении.
Исследование порошков, тонких металлических пластин, аншлифов с качественной пробоподготовкой – задачи с которыми прямой микроскоп отраженного света справится с максимальным комфортом для пользователя.

Инвертированные микроскопы

Инвертированные микроскопы обладают двумя важным преимуществами над прямыми системами в материаловедении. Во-первых практически неограниченные габаритные размеры образца, а во-вторых необходимость подготовки только исследуемой поверхности.

К минусам инвертов можно отнести возможные механические повреждения образца при контакте исследуемой поверхности с предметным столом, а также более высокую стоимость микроскопа в сравнении с прямым из-за усложнения оптических путей.

Инвертированный микроскоп очень удобен для исследования аншлифов, геологических пород, работы с большими образцами такими как головка блока цилиндров и пр.

Инспекционные микроскопы

Инспекционные системы всегда строятся на базе прямых материаловедческих микроскопов и имеют несколько существенных отличий. Главное – измененная конструкция стола, позволяющая работать с кремниевыми пластинами или фотошаблонами. Стол инспекционного микроскопа – прецизионная конструкция, с высоким допуском по плоскостности и перпендикулярности к оптической оси объектива. Размер исследуемых пластин (обычно до 300 мм, но в последнее время разрабатываются технологические линии для изготовления 450 мм пластин) диктует размер выносной консоли микроскопа и накладывает высочайшие требования жесткости на штатив микроскопа.

Микроскопы размещаются в «чистых комнатах», с различным классом чистоты и имеют соответствующие мировые сертификаты. Подробная информация об этом классе оборудования вынесена в отдельную статью на нашем сайте: «Инспекционные микроскопы для контроля качества кремниевых пластин и фотошаблонов»

Стереомикроскопы

Для первичного анализа различных образцов, работы с корпусами микроэлектронных компонентов, контроля пайки, сварки, оценки износа поверхностей и нескольких тысяч прочих применений стереомикроскоп – идеальное средство быстрого контроля.
Обладая большим рабочим расстоянием (около 100 мм при увеличениях до 100х), а также стереоскопичностью изображения и прекрасной глубиной резкости, стереомикроскоп позволяет моментально произвести дефектовку, контроль качества и оценку различных образцов буквально контролируя и перемещая объект руками. Стереомикроскопия позволяет производить фотофиксацию изображений, а также измерения средствами программного обеспечения камеры, но, параллакс и наклон оптического пути вместе с небольшим общим увеличением системы всегда вносят некоторые погрешности в измерение мелких объектов. Подробно о типах, возможностях и применении стереомикроскопов вы можете узнать в статье Стереомикроскопия. Типы микроскопов, применение, возможности.

Электронные микроскопы для материаловедения

Часто для изучения объектов или деталей объектов размером порядка 1-2 мкм и менее используются электронные микроскопы. Разрешение таких систем является нанометрическим и, в среднем, составляет порядка 1-15 нм, что позволяет проводить детальный анализ поверхности, структуры, в том числе методом энерго-дисперсного анализа (XRay) ЭДС. Электронные микроскопы бывают нескольких видов, настольные низковольтные SEM с низким или высоким вакуумом, а также полноценные напольные системы с субнанометровым разрешением.

Микроскопы для материаловедения в нашем каталоге