Настольный сканирующий электронный микроскоп LANSEM 20

LANSEM 20 – это настольный сканирующий электронный микроскоп, объединяющий высококачественную визуализацию топографии и элементный анализ в компактном формате. Ключевой особенностью модели является увеличенная камера, позволяющая работать с крупногабаритными образцами без необходимости их резки или сложной подготовки. Устройство идеально подходит для лабораторий и производственных участков, где требуется быстрое получение изображений с высоким разрешением (до 100 000×) и идентификация элементного состава участков размером менее 1 мкм без перемещения образца между приборами.

Основные характеристики

Ускоряющее напряжение 5–20 кВ (5, 10, 15, 20 кВ)

Обеспечивает эффективную работу с широким спектром материалов: от чувствительных полимеров и биологических объектов до металлических сплавов и электронных компонентов, сохраняя оптимальный баланс между разрешением и глубиной проникновения электронного пучка.

Два детектора

1. Детектор вторичных электронов (SE) для детального изучения микрорельефа и фрактографии;
2. Четырёхсегментный детектор обратно-рассеянных электронов (BSE) для выявления фазового состава (контраст по среднему атомному номеру) и анализа неоднородностей.

Встроенный энергодисперсионный спектрометр (EDS)

Встроенный энергодисперсионный спектрометр с детектором 30 мм² – позволяет проводить локальный элементный анализ от бора (B) до урана (U) с разрешением 130 эВ.

Увеличенная вакуумная камера и моторизованный столик

• Максимальный размер образца до ⌀200×60 мм (диаметр до 200 мм, высота до 60 мм);
• Моторизованный столик X–Y–Z: перемещение X: 50 мм, Y: 50 мм, Z: 60 мм.

Обеспечивает возможность исследования крупных деталей, печатных плат в сборе, геологических кернов и механических узлов без разрушающего контроля.

Встроенная вакуумная система

Встроенная вакуумная система на базе турбомолекулярного насоса обеспечивает быстрое достижение рабочего вакуума без использования охлаждающей воды, что упрощает интеграцию в любую лабораторию.

Области исследований, в которых важно увеличенное пространство камеры:

LANSEM 20 сохраняет все преимущества аналитического сканирующего микроскопа (высокое разрешение, встроенная EDS, универсальность подготовки), но за счет увеличенной камеры и столика закрывает потребности в контроле объектов, не помещающихся в стандартные приборы. Это делает его оптимальным инструментом для входного контроля крупных деталей, неразрушающего анализа сборных узлов и исследований, где сохранение целостности образца является критическим требованием.

Физика металлов и структурная целостность крупногабаритных изделий

В металловедении и материаловедении ключевым требованием часто является сохранение реальной структуры материала после эксплуатации или механических испытаний. Настольные СЭМ со стандартными камерами (образцы до ⌀90 мм) не позволяют исследовать изломы образцов Шарпи, полноразмерные фрагменты лопаток ГТД или сечения сварных швов без дополнительной резки, которая может исказить картину разрушения.

Пример:
Исследование усталостных изломов малоразмерных образцов (сечение 10×10 мм) не требует большой камеры. Однако при анализе причин разрушения крупных литых деталей (например, корпусных элементов насосов или опор шасси) требуется исследовать область излома in situ на фрагменте детали размером до 150–200 мм. Расширенный моторизованный столик позволяет выполнить картографирование рельефа излома (SE-детектор) и одновременно провести фазовый анализ выделений вторичных фаз (BSE-контраст) по всей поверхности с автоматическим сшиванием изображений. Возможность работы при ускоряющих напряжениях до 20 кВ обеспечивает достаточную глубину генерации характеристического рентгеновского излучения для корректного EDS-анализа включений и оксидных плёнок на поверхности излома без дополнительной подготовки.

Неразрушающий контроль электронных модулей и силовой электроники

Для электронной промышленности характерно требование анализа смонтированных печатных плат (PCB/PCBA) без удаления компонентов. Типовые размеры плат (до 200×200 мм) часто превышают возможности стандартных СЭМ. При этом важна не только визуализация, но и локальный элементный анализ загрязнений (остатки флюса, частицы припоя, гальванические осадки).

Пример:
Выявление причин короткого замыкания в силовых модулях IGBT, где расстояние между проводящими шинами может составлять менее 100 мкм, но сам модуль имеет габариты 120×80 мм. Настольный СЭМ с большой камерой позволяет загрузить модуль целиком, не распаивая его. С помощью детектора BSE (контраст по атомному номеру) идентифицируются участки с остаточным флюсом или частицами металла, а EDS-картирование даёт количественное распределение элементов (Sn, Ag, Cu, Pb) в зоне дефекта. Моторизация столика с ходом 50 мм по X и Y обеспечивает позиционирование в любой точке платы с субмикронной точностью, что недостижимо при использовании оптических микроскопов или переносе платы между приборами.

Геология, петрология и анализ кернового материала

В геологоразведке и нефтегазовой отрасли стандартной единицей исследования является керн (цилиндр породы) диаметром до 100–150 мм и длиной до нескольких десятков сантиметров. Для проведения высокоразрешающей микроструктурной диагностики (пористость, тип цементации, аутигенные минералы) обычно отбираются шлифы или сколы малого размера, что не всегда репрезентативно для гетерогенных пород.

Пример:
Исследование коллекторских свойств карбонатного керна с высоким содержанием стилолитовых швов и трещин. Увеличенная камера позволяет загрузить целый сегмент керна (⌀100×60 мм) с сохранением его пространственной ориентации. Моторизованный столик с ходом 50 мм даёт возможность сканировать участки вкрест простирания трещин, выполняя серийное EDS-картирование с накоплением спектров по площади без переустановки образца. Это позволяет построить карты распределения элементов-индикаторов (Mg, Fe, Sr, Ca) и количественно оценить долю глинистого цемента, влияющего на проницаемость. Метод исключает артефакты, связанные с распиловкой и переориентацией образца.

Археометрия и реставрация культурного наследия

В археологии и музеях ключевым принципом является максимальная сохранность объекта. Многие артефакты (керамические сосуды, фрагменты фресок, фрагменты картин, металлические орудия, монеты или иные объекты искусства) имеют размеры, не позволяющие поместить их в стандартную камеру СЭМ. Использование настольного микроскопа с камерой большого диаметра исключает необходимость вырезания проб или изготовления реплик.

Пример:
Исследование коррозионного слоя на крупной бронзовой монете (диаметр 50–80 мм) с целью определения состава и выбора метода консервации. Благодаря большой камере монета помещается целиком, а моторизованный столик позволяет последовательно исследовать центральную часть и край с различной морфологией продуктов коррозии. EDS-анализ, выполненный на участках размером менее 1 мкм, позволяет идентифицировать локальные включения хлоридов, не разрушая патину. Совмещение изображений SE (рельеф коррозии) и BSE (фазовый контраст между металлической основой и оксидами) даёт полную картину механизма разрушения.

Механика композиционных материалов и крупноформатные покрытия

Композиционные материалы (полимерные, металломатричные, керамические) часто имеют гетерогенную структуру с характерным размером армирующих элементов от десятков микрометров до миллиметров. Для оценки адгезии, наличия пор и равномерности распределения наполнителя требуется анализ площади, значительно превышающей поле зрения даже при малых увеличениях.

Пример:
Оценка качества теплозащитного покрытия (TBC) на крупной лопатке турбины (высота 100 мм). С помощью настольного СЭМ с увеличенной камерой возможно исследование покрытия на различных участках (входная кромка, спинка, корыто) без вырезки образцов. Моторизация столика позволяет автоматизировать съёмку серии BSE-изображений на разных радиусах кривизны с последующим сшиванием для построения панорамной карты пористости и отслоений. EDS-картирование выявляет диффузионные слои между связующим подслоем (MCrAlY) и керамикой (YSZ), критичные для прогнозирования ресурса.

Биологические и медицинские исследования крупных объектов

В биологии и судебной медицине возникает необходимость исследования макроскопических объектов (образцы тканей с имплантами, фрагменты костей, мелкие животные) с сохранением их пространственной организации. Стандартные СЭМ требуют обезвоживания, напыления и часто — фрагментации.

Пример:
Анализ интеграции титанового зубного имплантата с костной тканью на гистологическом срезе, вмонтированном в блок смолы размером 50×30×10 мм. Большая камера позволяет исследовать весь интерфейс имплант–кость без распила блока. Используя детектор BSE, получают контраст между титаном (высокий атомный номер) и минерализованной костью (средний Z), а EDS-картирование выявляет распределение Ca и P для оценки степени остеоинтеграции. Моторизованный столик даёт возможность точно позиционировать область интереса вдоль всей длины имплантата (до 15–20 мм) с шагом, задаваемым программно.

Рекомендации к применению СЭМ LANSEM 20

Приобретение настольного сканирующего электронного микроскопа с увеличенной камерой (до ⌀200 мм) и расширенными перемещениями моторизированного столика (до 50×50×60 мм) обосновано в тех областях, где:

1. Объект исследования не может быть уменьшен без потери информативности (уникальные артефакты, крупные серийные изделия);
2. Требуется сохранение исходной ориентации и контекста (геологические керны, модули электроники, участки сварных швов);
3. Необходим локальный элементный анализ на большой площади с автоматическим позиционированием и сшивкой изображений.

Такая конфигурация позволяет минимизировать пробоподготовку, исключить артефакты, связанные с резкой, и повысить статистическую достоверность результатов за счёт анализа репрезентативных участков. Сочетание визуализации (SE, BSE) и микроанализа (EDS) в едином приборе с возможностью работы с непроводящими объектами (благодаря встроенной системе напыления) делает LANSEM 20 эффективным инструментом для лабораторий материаловедения, электроники, геологии и реставрации, где требуются как высокое разрешение, так и способность работать с образцами, нестандартными по размерам.