相结构分析
X射线衍射(XRD)是一项可以无损伤晶体材料进行特征描述的技术。 它提供结构、相、择优晶体取向(织构)、及其它诸如平均晶粒尺寸、结晶、应力和晶体缺陷的结构参数。X射线衍射峰是由样品各晶面族上在特定角度散射的X射线单色束通过结构干涉而产生的,峰强度由晶面内的原子排列来决定。因此,X射线衍射图是给定材料的周期原子排列的指纹。X射线粉末衍射图标准数据库的在线搜索使我们能够快速识别各种各样的晶体样品中的相。
主要应用:
l 多种体积和薄膜样品的晶相识别
l 检测晶体的少数晶相(浓度大于~1%)
l 检测多晶膜和材料的微晶尺寸
l 测定晶体结构与非晶体结构中材料百分比
l 为晶相识别测定分毫克松散粉末或者经过干燥的溶液样品
l 分析厚度为50埃薄膜的结构及相行为情况
l 测量金属和陶器上的残余应力
XRD分析优点:
l 无破坏性
l 晶相内容与结构取向的量化测量
l 极少或无样品制备要求
l 所有分析在大气环境中进行
应用领域:
l 航空航天
l 汽车业
l 医疗移植
l 复合半导体
l 数据存储
l 显示器
l 电子
l 工业产品
l 照明
l 制药
l 光电子
l 聚合体
l 半导体
l 太阳能光伏发电
表面异物分析
目的:
当材料及零部件表面出现未知物质,不能确定其成分及来源时,可以通过对异物进行微观形貌观察和成分分析进行判断。
分析方法:
根据样品实际情况,以下分析方法可供选用。
仪器名称 | 信号检测 | 元素测定 | 检测限 | 深度分辨率 | 适用范围 |
扫描电子显微镜(SEM) | 二次及背向散射电子&X射线 | B-U (EDS mode) | 0.1 - 1 at% | 0.5 - 3 µm (EDS) | 高辨析率成像 元素微观分析及颗粒特征化描述 |
X射线能谱仪(EDS) | 二次背向散射电子&X射线 | B-U | 0.1 – 1 at% | 0.5 – 3 μm | 小面积上的成像与元素组成;缺陷处元素的识别/绘图;颗粒分析(>300nm) |
显微红外显微镜(FTIR) | 红外线吸收 | 分子群 | 0.1 - 1 wt% | 0.1 - 2.5 µm | 污染物分析中识别有机化合物的分子结构 识别有机颗粒、粉末、薄膜及液体(材料识别) 量化硅中氧和氢以及氮化硅晶圆中的氢 (Si-H vs. N-H) 污染物分析(析取、除过气的产品,残余物) |
拉曼光谱(Raman) | 拉曼散射 | 化学及分子键联资料 | >=1 wt% | 共焦模式 1到5 µm | 为污染物分析、材料分类以及张力力测量而识别有机和无机化合物的分子结构 拉曼,碳层特征 (石墨、金刚石 ) 非共价键联压焊(复合体、金属键联) 定位(随机v. 有组织的结构) |
俄歇电子能谱仪(AES) | 来自表面附近的Auger电子 | Li-U | 0.1-1%亚单层 | 20 – 200 Ǻ侧面分布模式 | 缺陷分析;颗粒分析;表面分析;小面积深度剖面;薄膜成分分析 |
X射线光电子能谱仪(XPS) | 来自表面原子附近的光电子 | Li-U化学键联信息 | 0.01 - 1 at% sub-monolayer | 20 - 200 Å(剖析模式) 10 - 100 Å (表面分析) | 有机材料、无机材料、污点、残留物的表面分析 测量表面成分及化学状态信息 薄膜成份的深度剖面 硅 氧氮化物厚度和测量剂量 薄膜氧化物厚度测量(SiO2, Al2O3 等.) |
飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS) | 分子和元素种类 | 整个周期表,加分子种类 | 107 - 1010at/cm2 sub-monolayer | 1 - 3 monolayers (Static mode) | 有机材料和无机材料的表面微量分析 来自表面的大量光谱 表面离子成像 |
无损检测
目的:
通过不破坏产品或零部件结构的方式,观察其内部结构、判断可能的失效模式,大多数样品测试后还可以继续使用。
常用的无损检测手段:
项目名称 | 用途 |
X射线透视检查 | 金属材料及零部件、塑胶材料及零部件、电子元器件、电子组件、LED元件等内部的裂纹、异物的缺陷检测 |
超声波扫描检查 | 电子元器件、LED、金属基板的分层、裂纹等缺陷 |
渗透探伤检查 | 焊缝、管材表面裂纹、针孔等缺陷检查 |
磁粉探伤检查 | 铁磁性材料表面裂纹、针孔等缺陷检查 |