ArBlade 5000: una innovadora herramienta de preparación de muestras de alto rendimiento para SEM

Revelación de estructuras internas complejas a microescala mediante fresado iónico

Un análisis SEM significativo requiere una preparación de muestras de alta calidad. Las técnicas mecánicas convencionales de preparación de muestras para obtener superficies o secciones transversales libres de artefactos, como el esmerilado y pulido mecánicos, la fracturación o el corte con tijeras o cuchillas, etc., pueden ofrecer resultados utilizables en algunas muestras. Sin embargo, también pueden fallar, especialmente cuando se trata de materiales compuestos y estructuras estratificadas con diferentes durezas, materiales quebradizos, etc.

Esto facilita la necesidad de mejores técnicas, una de las cuales es el potente método de fresado por haz de iones anchos que se explorará en este artículo.

Qué es el fresado por haz de iones anchos?

El fresado por haz de iones de haz ancho (BIB) es una técnica complementaria de preparación de muestras SEM que utiliza iones de argón acelerados a escala microscópica para pulverizar material de la superficie de una muestra, comparable al chorro de arena macroscópico para la limpieza de piezas. Como no se aplica ninguna fuerza mecánica que pueda provocar la deformación o el desplazamiento del material, el resultado son superficies limpias a escala milimétrica que revelan la "verdadera" naturaleza de la muestra, por lo que resultan ideales para la obtención de imágenes y el análisis por SEM.

Para la preparación de las muestras se utilizan dos métodos de fresado diferentes: el fresado transversal y el fresado plano.

En el fresado transversal, se coloca una máscara entre la pistola de iones y la muestra, y parte de la muestra sobresale de la máscara, quedando así expuesta a la irradiación de los iones de argón. Este método es ideal para la preparación de estructuras multicapa complejas que son difíciles de pulir.

El fresado plano se utiliza habitualmente después del pulido mecánico para crear acabados de muestras sin defectos y extremadamente lisos. La profundidad y la velocidad de fresado pueden controlarse ajustando parámetros como la energía iónica y el ángulo de fresado. El haz de argón incide en la superficie de la muestra en ángulo, y puede procesarse una amplia zona de la muestra desviando el eje del haz del eje de rotación de la muestra.

Tanto el fresado de secciones transversales como el fresado plano aportan ventajas a múltiples sectores, como el almacenamiento de energía y las energías renovables, los semiconductores y la microelectrónica, la metalurgia, los revestimientos y los envases. Puede utilizarse para aplicaciones críticas como la investigación del grosor y la homogeneidad de la capa de material activo en baterías de iones de litio o la comprobación de las propiedades de las películas finas en la industria de los revestimientos, por mencionar sólo dos.

Combinación de fresado BIB y análisis SEM

Hitachi High-Tech también ofrece una variada gama de productos en el campo de los microscopios electrónicos, que van desde el SEM compacto de sobremesa con análisis elemental integrado, pasando por el SEM convencional de gran cámara, el SEM de alta resolución accionado por fuente de electrones de emisión de campo (FE-SEM), hasta los microscopios electrónicos de transmisión (TEM) para realizar análisis detallados precisos.

El hecho de disponer de herramientas de preparación de muestras con haces de iones y de análisis SEM permite realizar potentes combinaciones para aplicaciones específicas, como la transferencia directa de muestras de herramienta a herramienta en condiciones de gas inerte, esencial para el estudio de muestras sensibles a la oxidación o la humedad, por ejemplo, muestras del campo de las baterías de iones de litio.

Fresado BIB para una amplia gama de aplicaciones

La plataforma ArBlade 5000 es modular y ofrece amplias adaptaciones para necesidades de aplicación específicas. Para las preparaciones de secciones transversales, las anchuras pueden ajustarse de forma flexible en función de los requisitos reales hasta 10 mm, las muestras sensibles a la temperatura pueden enfriarse de forma activa, pueden ajustarse varias muestras a la vez para el autoprocesamiento secuencial, etc.

El fresado plano ofrece ventajas como la capacidad de terminar el fresado con energías de haz de iones ultrabajas, lo que proporciona una calidad de superficie óptima para el análisis EBSD.

En resumen

El fresado BIB es un potente método de preparación de muestras que puede utilizarse incluso con muestras muy complejas y sensibles. Con una solución dinámica como el ArBlade 5000 o su hermano menor el IM4000II, los usuarios de múltiples industrias pueden desvelar la estructura interna de una muestra para revelar y comprender su verdadera naturaleza sin los defectos que, de otro modo, producirían los métodos mecánicos convencionales.

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