حالات تطبيقية | تطبيق الانبعاث الميداني SEM في رقائق النحاس كهربائيا

تعد رقائق نحاس الليثيوم عالية الأداء إحدى المواد الرئيسية لبطاريات الليثيوم أيون وترتبط ارتباطًا وثيقًا بأداء البطارية. ومع تزايد الطلب على السعة الأعلى والكثافة الأعلى والشحن الأسرع في الأجهزة الإلكترونية ومركبات الطاقة الجديدة، فقد تم أيضًا رفع متطلبات مواد البطاريات. من أجل تحقيق أداء أفضل للبطارية، من الضروري تحسين المؤشرات الفنية العامة لرقائق نحاس الليثيوم، بما في ذلك جودة السطح والخصائص الفيزيائية والاستقرار والتوحيد.

تحليل البنية المجهرية باستخدام تقنية المجهر الإلكتروني الماسح-EBSD

في علم المواد، يحدد التركيب والبنية المجهرية الخواص الميكانيكية. المجهر الإلكتروني الماسح(SEM) هي أداة علمية شائعة الاستخدام لتوصيف سطح المواد، مما يسمح بمراقبة الشكل السطحي لرقائق النحاس وتوزيع الحبوب. بالإضافة إلى ذلك، يعد حيود التشتت الخلفي للإلكترون (EBSD) تقنية توصيف مستخدمة على نطاق واسع لتحليل البنية المجهرية للمواد المعدنية. ومن خلال تكوين كاشف EBSD على المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاثات الميدانية، يمكن للباحثين تحديد العلاقة بين المعالجة والبنية المجهرية والخواص الميكانيكية.

يوضح الشكل أدناه الشكل السطحي لرقائق النحاس الإلكتروليتية التي تم التقاطها بواسطة CIQTEK انبعاث المجال SEM5000

سطح أملس من رقائق النحاس/2 كيلو فولت/ETD

سطح مطفي من رقائق النحاسe/2kV/ETD

عندما يكون سطح العينة مسطحًا بدرجة كافية، يمكن الحصول على تصوير تباين قناة الإلكترون (ECCI) باستخدام كاشف التشتت الخلفي SEM. يشير تأثير توجيه الإلكترون إلى انخفاض كبير في انعكاس الإلكترونات من نقاط الشبكة البلورية عندما يفي شعاع الإلكترون الساقط بشرط حيود براغ، مما يسمح للعديد من الإلكترونات باختراق الشبكة وإظهار تأثير "التوجيه". لذلك، بالنسبة للمواد متعددة البلورات المسطحة المصقولة، تعتمد شدة الإلكترونات المرتدة على الاتجاه النسبي بين شعاع الإلكترون الساقط والمستويات البلورية. سوف تنتج الحبوب ذات سوء التوجيه الأكبر إشارات إلكترونية متناثرة أقوى وتباينًا أعلى، مما يتيح التحديد النوعي لتوزيع اتجاه الحبوب من خلال ECCI.

تكمن ميزة ECCI في قدرتها على مراقبة مساحة أكبر على سطح العينة. لذلك، قبل الحصول على EBSD، يمكن استخدام تصوير ECCI للتوصيف العياني السريع للبنية المجهرية على سطح العينة، بما في ذلك مراقبة حجم الحبوب، والتوجه البلوري، ومناطق التشوه، وما إلى ذلك. ثم، يمكن استخدام تقنية EBSD لتعيين منطقة المسح المناسبة وحجم الخطوة لمعايرة التوجه البلوري في المناطق ذات الاهتمام. يستخدم الجمع بين EBSD وECCI بشكل كامل مزايا تقنيات التصوير البلوري في أبحاث المواد.

باستخدام تقنية تلميع المقطع العرضي لشعاع الأيون، تحصل CIQTEK على مقاطع عرضية من رقائق النحاس المسطحة التي تلبي تمامًا متطلبات تصوير ECCI وتحليل EBSD على المجهر الإلكتروني الماسح.

يوضح الشكل أدناه توصيف رقائق النحاس الإلكتروليتية باستخدام CIQTEK انبعاث المجال SEM5000

صورة المقطع العرضي لرقائق النحاس كهربائيا ECCI

توزيع اتجاه المقطع العرضي لرقائق النحاس كهربائيا

لا تستطيع تقنية EBSD وصف حجم الحبوب وأبعادها فحسب، بل يمكنها أيضًا الكشف عن معلومات حول نوع نسيج المادة ونسبة حدود الحبوب وما إلى ذلك. من خلال دراسة التطور الهيكلي المجهري لرقائق النحاس الإلكتروليتية من خلال إعداد عينة الشعاع الأيوني جنبًا إلى جنب مع تقنيات SEM وEBSD، فمن الممكن من الأهمية بمكان تقييم الاختلافات في تأثيرات المعالجة، وتحسين الخواص الكهروكيميائية للمواد، وتحسين عمر دورة البطارية، وحتى تعزيز تطوير تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون.