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Materials Science
Catalysis Research
Catalyst nanoparticle imaging and analysis with electron microscopy and EDS.
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Catalysis research
Involved in the processing of over 80% of all manufactured products, catalysts are a critical aspect of modern industry. Heterogeneous nanoparticle catalysts, in particular, are important for a number of modern, environmentally friendly processes such as the production of hydrogen fuel and are found ubiquitously in automotive catalytic converters. As catalysts accelerate production rates and lower temperature requirements for relevant reactions, they significantly reduce the energy needed to perform a given process and/or produce a product of interest.
Nanoparticle catalysis
The morphology, distribution, size, and chemical composition of nanoparticles are crucial for their catalytic efficiency. Scanning transmission electron microscopy (S/TEM) combined with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) has proven to be a valuable research tool for the direct observation and quantification of this information. Additionally, high-performance scanning electron microscopy (SEM) tools take excellent images of beam-sensitive catalyst materials under low-beam-energy and low-beam-current conditions without causing sample damage.
Thermo Fisher Scientific provides a range of instrumentation ideally suited for the characterization of catalyst nanoparticles. We also offer a suite of software tools that allow you to automate your workflow, generating high-resolution, large-area nanoparticle data for a holistic overview of your catalyst.
High-resolution EDS maps of a beam-sensitive material used for photocatalytic processes (C3N4(Co)-Pt). The catalyst uses the synergistic behavior of platinum and cobalt nanoparticles to improve catalytic efficiency. Data courtesy of Prof. ShengChun Yang, Xi’an Jiaotong University, China.
On-Demand Webinar: Spectra 200 S/TEM: A workhorse for catalyst characterisation
Watch this webinar to learn advanced catalyst characterisation methods using TEM, how tools like the Spectra 200 S/TEM are used in the catalyst industry and why Haldor Topsøe chooses the Spectra 200 S/TEM.
On-Demand Webinar: Quantitative structural analysis using STEM HAADF-iDPC
This webinar will give an introduction to the relevance of materials in catalysis, the challenges in their synthesis and their characterisation at atomic level.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
3D elemental distribution of a vehicle-aged automotive catalyst sample. Palladium nanoparticles are distributed on oxide carriers.
Metal-organic framework (MOF) with a 2.8 nm pore size. Excellent performance at low beam energy and low beam current enables the Verios SEM to image beam-sensitive materials, like this MOF, at very high resolution, without any sample damage. Image width = ~350 nm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
Carbon nanotubes with catalyst particles on top, imaged at 2 kV using the Verios SEM. Mixed signal from different in-column detectors reveals the topography and elemental contrast of this material. Image width = ~4.2 μm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
High-resolution TEM imaging of Pt-Rh catalyst nanoparticles enabled by the Thermo Scientific Ceta 16M Camera, revealing the crystalline lattice structure of nanoparticles. Sample courtesy: Prof. B. Gorman and Prof. R. Richards, Colorado School of Mines.
On-Demand Webinar: Spectra 200 S/TEM: A workhorse for catalyst characterisation
Watch this webinar to learn advanced catalyst characterisation methods using TEM, how tools like the Spectra 200 S/TEM are used in the catalyst industry and why Haldor Topsøe chooses the Spectra 200 S/TEM.
On-Demand Webinar: Quantitative structural analysis using STEM HAADF-iDPC
This webinar will give an introduction to the relevance of materials in catalysis, the challenges in their synthesis and their characterisation at atomic level.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
3D elemental distribution of a vehicle-aged automotive catalyst sample. Palladium nanoparticles are distributed on oxide carriers.
Metal-organic framework (MOF) with a 2.8 nm pore size. Excellent performance at low beam energy and low beam current enables the Verios SEM to image beam-sensitive materials, like this MOF, at very high resolution, without any sample damage. Image width = ~350 nm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
Carbon nanotubes with catalyst particles on top, imaged at 2 kV using the Verios SEM. Mixed signal from different in-column detectors reveals the topography and elemental contrast of this material. Image width = ~4.2 μm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
High-resolution TEM imaging of Pt-Rh catalyst nanoparticles enabled by the Thermo Scientific Ceta 16M Camera, revealing the crystalline lattice structure of nanoparticles. Sample courtesy: Prof. B. Gorman and Prof. R. Richards, Colorado School of Mines.
Process control using electron microscopy
Modern industry demands high throughput with superior quality, a balance that is maintained through robust process control. SEM and TEM tools with dedicated automation software provide rapid, multi-scale information for process monitoring and improvement.
Quality control and failure analysis
Quality control and assurance are essential in modern industry. We offer a range of EM and spectroscopy tools for multi-scale and multi-modal analysis of defects, allowing you to make reliable and informed decisions for process control and improvement.
Fundamental Materials Research
Novel materials are investigated at increasingly smaller scales for maximum control of their physical and chemical properties. Electron microscopy provides researchers with key insight into a wide variety of material characteristics at the micro- to nano-scale.
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Préparation des échantillons par (S)TEM
Les microscopes DualBeam permettent la préparation d’échantillons ultra-fins de haute qualité pour l’analyse par (S)TEM. Grâce à l’automatisation avancée, les utilisateurs disposant de n’importe quel niveau d’expérience peuvent obtenir des résultats de niveau expert pour une large gamme de matériaux.
Caractérisation des matériaux 3D
Le développement de matériaux nécessite souvent une caractérisation 3D multi-échelle. Les instruments DualBeam permettent la coupe en série de grands volumes et l’imagerie par SEM subséquente à l’échelle du nanomètre, qui peut être traitée en reconstructions 3D de haute qualité de l’échantillon.
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Analyse élémentaire par EDS
L’EDS fournit des informations de composition essentielles aux observations du microscope électronique. Nos systèmes de détection Super-X et Dual-X uniques offrent en particulier des options supplémentaires pour un débit et/ou une sensibilité améliorés, ce qui vous permet d’optimiser l’acquisition de données pour répondre à vos priorités de recherche.
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Tomographie par EDS 3D
La recherche moderne sur les matériaux dépend de plus en plus de l’analyse à l’échelle nanométrique en trois dimensions. La caractérisation 3D, y compris les données de composition pour un contexte chimique et structurel complet, est possible grâce à la spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie et l’EM 3D.
Spectroscopie à dispersion d’énergie
La spectroscopie à dispersion d’énergie (EDS) recueille des informations élémentaires détaillées ainsi que des images de microscopie électronique, fournissant ainsi un contexte de composition critique pour les observations EM. Grâce à l’EDS, la composition chimique peut être déterminée à partir de balayages de surface rapides et globaux jusqu’à des atomes individuels.
Cartographie élémentaire à échelle atomique avec EDS
L’EDS à résolution atomique fournit un contexte chimique inégalé pour l’analyse des matériaux en différenciant l’identité élémentaire des atomes individuels. Lorsqu’il est associé à une TEM haute résolution, il est possible d’observer l’organisation précise des atomes dans un échantillon.
ColorSEM
Grâce à l’utilisation de l’EDS en direct (spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie) et de la quantification en direct, la technologie ColorSEM transforme l’imagerie par SEM en technique de couleur. Tout utilisateur peut désormais acquérir des données élémentaires en continu pour obtenir des informations plus complètes que jamais.
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Imagerie par HRSTEM et HRTEM
La microscopie électronique à transmission est d’une valeur inestimable pour caractériser la structure des nanoparticules et des nanomatériaux. La STEM et la TEM haute résolution permettent d’obtenir des données de résolution atomique ainsi que des informations sur la composition chimique.
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Imagerie à contraste de phase différentielle
La recherche moderne sur les composants électroniques repose sur l’analyse à l’échelle nanométrique des propriétés électriques et magnétiques. La STEM à contraste de phase différentiel (DPC-STEM) peut réaliser une image de la force et la répartition des champs magnétiques dans un échantillon et afficher la structure du domaine magnétique.
Imagerie d’échantillons chauds
L’étude des matériaux dans des conditions réelles implique souvent de travailler à des températures élevées. Le comportement des matériaux à mesure qu’ils recristallisent, fondent, se déforment ou réagissent en présence de chaleur peut être étudié in situ à l’aide de la microscopie électronique à balayage ou d’outils DualBeam.
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SEM environnementale (ESEM)
La SEM environnementale permet de réaliser une image des matériaux dans leur état d’origine. Elle convient parfaitement aux chercheurs universitaires et industriels qui doivent tester et analyser des échantillons humides, sales, réactifs, dégageant des gaz ou non compatibles avec le vide.
Spectroscopie de perte d’énergie d’électrons (EELS)
La recherche en sciences des matériaux bénéficie d’une EELS haute résolution pour un large éventail d’applications analytiques. Celle-ci inclut la cartographie élémentaire à haut débit et à haut rapport signal-bruit, ainsi que le sondage des états d’oxydation et des phonons de surface.
Coupe transversale
La coupe transversale donne des informations supplémentaires en révélant des informations sur les sous-surfaces. Les instruments DualBeam sont dotés de colonnes à faisceau d’ions focalisé supérieures pour une coupe transversale de haute qualité. Grâce à l’automatisation, un traitement sans surveillance à haut débit des échantillons est possible.
Expérimentation in situ
L’observation directe en temps réel des changements microstructurels par microscopie électronique est nécessaire pour comprendre les principes sous-jacents des processus dynamiques tels que la recristallisation, la croissance des grains et la transformation de phase pendant le chauffage, le refroidissement et l’humidification.
Analyse des particules
L’analyse des particules joue un rôle essentiel dans la recherche sur les nanomatériaux et le contrôle de la qualité. La résolution à l’échelle du nanomètre et l’imagerie supérieure de la microscopie électronique peuvent être associées à des logiciels spécialisés pour la caractérisation rapide des poudres et des particules.
SIMS
Le détecteur de TOF-SIMS (spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol) pour les outils de microscopie électronique à balayage par faisceau d’ions focalisé (FIB-SEM) permet une caractérisation analytique haute résolution de tous les éléments du tableau périodique, même à de faibles concentrations.
Analyse multi-échelle
Les nouveaux matériaux doivent être analysés à une résolution toujours plus élevée tout en conservant le contexte plus large de l’échantillon. L’analyse multi-échelle permet d’établir une corrélation entre divers outils et modalités d’imagerie tels que la microCT à rayons X, le DualBeam, le PFIB laser, la SEM et la TEM.
Spectroscopie de photoélectrons XPS
La spectroscopie de photoélectrons XPS permet l’analyse de la surface, fournissant ainsi la composition élémentaire ainsi que l’état chimique et électronique des 10 nm supérieurs d’un matériau. Grâce au profilage en profondeur, l’analyse XPS s’étend aux informations sur la composition des couches.
Flux de travail de particules automatisé
Le flux de travail de nanoparticules automatisé (APW) est un flux de travail de microscope électronique à transmission pour l’analyse des nanoparticules, offrant une grande surface, une imagerie haute résolution et une acquisition de données à l’échelle nanométrique, avec un traitement à la volée.
Préparation des échantillons par (S)TEM
Les microscopes DualBeam permettent la préparation d’échantillons ultra-fins de haute qualité pour l’analyse par (S)TEM. Grâce à l’automatisation avancée, les utilisateurs disposant de n’importe quel niveau d’expérience peuvent obtenir des résultats de niveau expert pour une large gamme de matériaux.
Caractérisation des matériaux 3D
Le développement de matériaux nécessite souvent une caractérisation 3D multi-échelle. Les instruments DualBeam permettent la coupe en série de grands volumes et l’imagerie par SEM subséquente à l’échelle du nanomètre, qui peut être traitée en reconstructions 3D de haute qualité de l’échantillon.
Analyse élémentaire par EDS
L’EDS fournit des informations de composition essentielles aux observations du microscope électronique. Nos systèmes de détection Super-X et Dual-X uniques offrent en particulier des options supplémentaires pour un débit et/ou une sensibilité améliorés, ce qui vous permet d’optimiser l’acquisition de données pour répondre à vos priorités de recherche.
Tomographie par EDS 3D
La recherche moderne sur les matériaux dépend de plus en plus de l’analyse à l’échelle nanométrique en trois dimensions. La caractérisation 3D, y compris les données de composition pour un contexte chimique et structurel complet, est possible grâce à la spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie et l’EM 3D.
Spectroscopie à dispersion d’énergie
La spectroscopie à dispersion d’énergie (EDS) recueille des informations élémentaires détaillées ainsi que des images de microscopie électronique, fournissant ainsi un contexte de composition critique pour les observations EM. Grâce à l’EDS, la composition chimique peut être déterminée à partir de balayages de surface rapides et globaux jusqu’à des atomes individuels.
Cartographie élémentaire à échelle atomique avec EDS
L’EDS à résolution atomique fournit un contexte chimique inégalé pour l’analyse des matériaux en différenciant l’identité élémentaire des atomes individuels. Lorsqu’il est associé à une TEM haute résolution, il est possible d’observer l’organisation précise des atomes dans un échantillon.
ColorSEM
Grâce à l’utilisation de l’EDS en direct (spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie) et de la quantification en direct, la technologie ColorSEM transforme l’imagerie par SEM en technique de couleur. Tout utilisateur peut désormais acquérir des données élémentaires en continu pour obtenir des informations plus complètes que jamais.
Imagerie par HRSTEM et HRTEM
La microscopie électronique à transmission est d’une valeur inestimable pour caractériser la structure des nanoparticules et des nanomatériaux. La STEM et la TEM haute résolution permettent d’obtenir des données de résolution atomique ainsi que des informations sur la composition chimique.
Imagerie à contraste de phase différentielle
La recherche moderne sur les composants électroniques repose sur l’analyse à l’échelle nanométrique des propriétés électriques et magnétiques. La STEM à contraste de phase différentiel (DPC-STEM) peut réaliser une image de la force et la répartition des champs magnétiques dans un échantillon et afficher la structure du domaine magnétique.
Imagerie d’échantillons chauds
L’étude des matériaux dans des conditions réelles implique souvent de travailler à des températures élevées. Le comportement des matériaux à mesure qu’ils recristallisent, fondent, se déforment ou réagissent en présence de chaleur peut être étudié in situ à l’aide de la microscopie électronique à balayage ou d’outils DualBeam.
SEM environnementale (ESEM)
La SEM environnementale permet de réaliser une image des matériaux dans leur état d’origine. Elle convient parfaitement aux chercheurs universitaires et industriels qui doivent tester et analyser des échantillons humides, sales, réactifs, dégageant des gaz ou non compatibles avec le vide.
Spectroscopie de perte d’énergie d’électrons (EELS)
La recherche en sciences des matériaux bénéficie d’une EELS haute résolution pour un large éventail d’applications analytiques. Celle-ci inclut la cartographie élémentaire à haut débit et à haut rapport signal-bruit, ainsi que le sondage des états d’oxydation et des phonons de surface.
Coupe transversale
La coupe transversale donne des informations supplémentaires en révélant des informations sur les sous-surfaces. Les instruments DualBeam sont dotés de colonnes à faisceau d’ions focalisé supérieures pour une coupe transversale de haute qualité. Grâce à l’automatisation, un traitement sans surveillance à haut débit des échantillons est possible.
Expérimentation in situ
L’observation directe en temps réel des changements microstructurels par microscopie électronique est nécessaire pour comprendre les principes sous-jacents des processus dynamiques tels que la recristallisation, la croissance des grains et la transformation de phase pendant le chauffage, le refroidissement et l’humidification.
Analyse des particules
L’analyse des particules joue un rôle essentiel dans la recherche sur les nanomatériaux et le contrôle de la qualité. La résolution à l’échelle du nanomètre et l’imagerie supérieure de la microscopie électronique peuvent être associées à des logiciels spécialisés pour la caractérisation rapide des poudres et des particules.
SIMS
Le détecteur de TOF-SIMS (spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol) pour les outils de microscopie électronique à balayage par faisceau d’ions focalisé (FIB-SEM) permet une caractérisation analytique haute résolution de tous les éléments du tableau périodique, même à de faibles concentrations.
Analyse multi-échelle
Les nouveaux matériaux doivent être analysés à une résolution toujours plus élevée tout en conservant le contexte plus large de l’échantillon. L’analyse multi-échelle permet d’établir une corrélation entre divers outils et modalités d’imagerie tels que la microCT à rayons X, le DualBeam, le PFIB laser, la SEM et la TEM.
Spectroscopie de photoélectrons XPS
La spectroscopie de photoélectrons XPS permet l’analyse de la surface, fournissant ainsi la composition élémentaire ainsi que l’état chimique et électronique des 10 nm supérieurs d’un matériau. Grâce au profilage en profondeur, l’analyse XPS s’étend aux informations sur la composition des couches.
Flux de travail de particules automatisé
Le flux de travail de nanoparticules automatisé (APW) est un flux de travail de microscope électronique à transmission pour l’analyse des nanoparticules, offrant une grande surface, une imagerie haute résolution et une acquisition de données à l’échelle nanométrique, avec un traitement à la volée.
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Style Sheet to change H2 style to p with em-h2-header class
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