सामग्री विश्लेषण में स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का अनुप्रयोग

चूंकि पहला व्यावसायिक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप 1965 में आया था, 40 वर्षों के निरंतर सुधार के बाद, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का संकल्प पहले वाले के 25 एनएम से बढ़कर 0.01 एनएम हो गया है। अधिकांश स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर और एक्स-रे ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर के साथ जोड़ा जा सकता है, जो सतह सूक्ष्म-विश्व का व्यापक विश्लेषण बन गया है। बहुक्रियाशील इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी उपकरण। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) विभिन्न वैज्ञानिक क्षेत्रों और औद्योगिक क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक शक्तिशाली उपकरण बन गया है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) का व्यापक रूप से भूविज्ञान, जीव विज्ञान, चिकित्सा, धातु विज्ञान, यांत्रिक प्रसंस्करण, सामग्री, अर्धचालक निर्माण और सिरेमिक निरीक्षण जैसे कई क्षेत्रों में उपयोग किया गया है।

सामग्री के क्षेत्र में स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह व्यापक रूप से विभिन्न सामग्रियों के आकारिकी, इंटरफ़ेस स्थिति, क्षति तंत्र और सामग्री प्रदर्शन भविष्यवाणी के अध्ययन में उपयोग किया जाता है। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) का उपयोग क्रिस्टल दोषों और उनकी उत्पादन प्रक्रिया का सीधे अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। यह धातु सामग्री और उनकी वास्तविक सीमाओं में परमाणुओं के एकत्रीकरण मोड का निरीक्षण कर सकता है। यह विभिन्न परिस्थितियों में सीमाओं के संचलन मोड का भी निरीक्षण कर सकता है। यह सतह मशीनिंग में क्रिस्टल के कारण होने वाले नुकसान और विकिरण क्षति की भी जांच कर सकता है।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का कार्य सिद्धांत

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का कार्य सिद्धांत दिखाया गया है

अंजीर। 1 स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप योजनाबद्ध आरेख

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) एक इलेक्ट्रॉन गन से निकलने वाले इलेक्ट्रॉन बीम से बना होता है। त्वरित वोल्टेज की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉन बीम एक चुंबकीय लेंस प्रणाली के माध्यम से 5 एनएम के व्यास के साथ एक इलेक्ट्रॉनिक ऑप्टिकल सिस्टम बनाने के लिए अभिसरण करते हैं। दो या तीन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक लेंस के बाद, इलेक्ट्रॉन बीम नमूने की सतह पर ध्यान केंद्रित करते हुए एक पतली इलेक्ट्रॉन बीम में परिवर्तित हो जाते हैं। अंतिम लेंस के ऊपरी हिस्से पर एक स्कैनिंग कॉइल लगा होता है, जिसके तहत नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन बीम को स्कैन किया जाता है। उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम और नमूना सामग्री के बीच बातचीत के कारण, विभिन्न प्रकार की जानकारी उत्पन्न होती है: माध्यमिक इलेक्ट्रॉन, बैक-रिफ्लेक्शन इलेक्ट्रॉन, अवशोषण इलेक्ट्रॉन, एक्स-रे, ऑगर इलेक्ट्रॉन, कैथोडोल्यूमिनेशन और ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन। इन संकेतों को संबंधित रिसीवर द्वारा प्राप्त किया जाता है, बढ़ाया जाता है और पिक्चर ट्यूब की चमक को नियंत्रित करने के लिए पिक्चर ट्यूब के गेट पर भेजा जाता है। क्योंकि स्कैनिंग कॉइल पर करंट पिक्चर ट्यूब की चमक से मेल खाता है, यानी जब इलेक्ट्रॉन बीम नमूने पर एक बिंदु से टकराता है, तो पिक्चर ट्यूब की स्क्रीन पर एक चमकीला स्थान दिखाई देता है। इस तरह, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) छवियों के एक फ्रेम को पूरा करने के लिए नमूना सतह की विभिन्न विशेषताओं को आनुपातिक रूप से वीडियो सिग्नल में बदलने के लिए बिंदु-दर-बिंदु इमेजिंग विधि का उपयोग करता है, ताकि हम विभिन्न विशिष्ट छवियों का निरीक्षण कर सकें। फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर नमूना सतह।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का अनुबंध

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) आमतौर पर स्पेक्ट्रोमीटर या ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर से लैस होता है। स्पेक्ट्रोमीटर नमूने से एक्स-रे को उत्तेजित करने और उन्हें उपयुक्त क्रिस्टल द्वारा अलग करने के लिए ब्रैग समीकरण 2dsin (= () का उपयोग करता है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य वाले विशिष्ट एक्स-रे में 2 () के अलग-अलग विवर्तन कोण होंगे। स्पेक्ट्रोमीटर किसके लिए एक शक्तिशाली उपकरण है सूक्ष्म क्षेत्र घटक विश्लेषण। स्पेक्ट्रोमीटर का तरंग दैर्ध्य संकल्प बहुत अधिक है, लेकिन एक्स-रे के कम उपयोग के कारण इसकी अनुप्रयोग सीमा सीमित है। ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर एक्स-रे क्वांटम के ऊर्जा अंतर के आधार पर तत्व विश्लेषण की एक विधि है एक तत्व के लिए, जब एक्स-रे क्वांटम मुख्य क्वांटम संख्या पेट N1 से मुख्य क्वांटम संख्या n2 में स्थानांतरित होता है, तो एक विशिष्ट ऊर्जा होती है (=(n1-(n2)। ऊर्जा फैलाव स्पेक्ट्रोमीटर में उच्च संकल्प और तेज विश्लेषण गति होती है। , लेकिन इसकी संकल्प क्षमता खराब है। अक्सर अतिव्यापी रेखाएं होती हैं, और कम सामग्री के लिए तत्व विश्लेषण की सटीकता बहुत खराब होती है।

स्पेक्ट्रोमीटर और ऊर्जा स्पेक्ट्रोमीटर एक दूसरे को प्रतिस्थापित नहीं कर सकते हैं, लेकिन एक दूसरे के पूरक हैं।

सामग्री विज्ञान में स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का अनुप्रयोग

सामग्री की सतह आकृति विज्ञान का अवलोकन

चित्र 1 हॉट रोल्ड एमजी साइड पीलिंग सतह की SEM आकृति विज्ञान

हॉट रोल्ड अल-एमजी क्लैड शीट (रोलिंग तापमान 400 सी, कमी दर 45%) की एमजी साइड छीलने वाली सतह की एसईएम आकृति विज्ञान चित्र 1 में दिखाया गया है। ग्राफ से, हम स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि बहुत सारे फाड़ किनारों और प्लेटफॉर्म हैं छीलने वाली सतह पर, और फटने वाले प्लेटफॉर्म पर कई छोटी रेडियल धारियां और डिंपल होते हैं।

अवलोकन सामग्री का दूसरा चरण

चित्रा 2 SEM द्वारा AZ31 मैग्नीशियम मिश्र धातु की उच्च शक्ति सूक्ष्म संरचना

It can be clearly seen from Fig. 2 that the size of the second phase Mg17Al12 after fragmentation is about 4 m, and there are many dispersed small particles near the “bulk” Mg17Al12 with the size of about 0.5 m. This is the second phase Mg17Al12 precipitated from the supersaturated solid solution of a-Mg base during the cooling process after hot rolling, showing the fineness of this morphological distribution. Biphasic Mg17Al12 can effectively inhibit dislocation movement, improve material strength and play the role of dispersion strengthening, but will not significantly reduce the plasticity of AZ31 magnesium alloy.

सामग्री इंटरफेस का अवलोकन

चित्र 3 Mg/Al रोलिंग इंटरफ़ेस लाइन स्कैनिंग [1]

अंजीर। 3 Mg/Al रोलिंग कम्पोजिट इंटरफ़ेस की एक लाइन स्कैन छवि है। ग्राफ से, हम देख सकते हैं कि एमजी और अल के बीच इंटरफेस के माध्यम से लाइन स्कैन प्राप्त किया जा सकता है। अल तरफ, एमजी सामग्री कम है, और एमजी तरफ, अल लगभग शून्य है। हालाँकि, इंटरफ़ेस पर, लगभग आधा Mg और Al होता है, जो दर्शाता है कि इंटरफ़ेस में विसरण होता है, जिससे Mg और Al बनते हैं। प्रसार परत।

सामग्री फ्रैक्चर का अवलोकन

(ए) अस-कास्ट  

 (बी) हॉट रोल्ड

चित्रा 4 AZ31 मैग्नीशियम मिश्र धातु की तन्यता फ्रैक्चर आकृति विज्ञान

एज़-कास्ट AZ31 मैग्नीशियम मिश्र धातु के तन्यता फ्रैक्चर के SEM स्कैनिंग आकारिकी को चित्र 3-6 में दिखाया गया है। अंजीर। 4 (ए) से, यह देखा जा सकता है कि अंतिम आंसू बिंदु पर स्पष्ट दरार फ्रैक्चर प्लेटफॉर्म और कुछ डिंपल हैं, जो मूल रूप से खराब प्लास्टिसिटी के साथ अर्ध-दरार फ्रैक्चर हैं। इसका कारण यह है कि अस-कास्ट AZ31 मैग्नीशियम मिश्र धातु की अनाज सीमा पर एक बड़ा भंगुर दूसरा चरण Mg17Al12 है, जो तन्यता विरूपण के दौरान दरार स्रोत को क्रैक करना और बनाना आसान है। हॉट रोल्ड AZ31 मैग्नीशियम मिश्र धातु का फ्रैक्चर आकारिकी स्पष्ट नेकिंग घटना को दर्शाता है। जैसा कि चित्र 4 (बी) में दिखाया गया है, AZ31 मैग्नीशियम मिश्र धातु का मैक्रो फ्रैक्चर आकारिकी 5 से 20 मीटर तक के डिंपल आकार के साथ नमनीय फ्रैक्चर आकारिकी को दर्शाता है।

समापन टिप्पणी

भौतिक विज्ञान में स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SEM) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग न केवल भौतिक विज्ञान के उपरोक्त पहलुओं में किया जा सकता है, बल्कि धातुओं की थकान विफलता और अशुद्धियों के रूपात्मक अवलोकन में भी किया जा सकता है। सामग्री में पढ़ाई करने वाले छात्र के रूप में, हमें स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के कार्य सिद्धांत और अनुप्रयोग को समझना चाहिए, और सामग्री के व्यापक और सावधानीपूर्वक अध्ययन करने के लिए हमारे वैज्ञानिक अनुसंधान में स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के उपकरण का पूरा उपयोग करना चाहिए।