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Materials Science
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Advanced materials characterization with electron microscopy and spectroscopy.
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Advances in materials science
Innovative materials play essential roles in safety, clean energy, transportation, human health, and industrial productivity. To fuel continued innovation, researchers want to deepen their understanding of the physical and chemical properties of materials (morphological, structural, magnetic, thermal, and mechanical) from the macro- to nanoscale. Whether discovering new materials, solving analytical problems, improving processes, or assuring product quality, electron microscopy is capable of providing insight at all scales and modalities. The discoveries resulting from materials science research help enhance researchers’ ability to successfully correlate structural properties with functional performance. In turn, this insight helps commercial enterprises innovate products and processes to gain important time-to-market and cost advantages.
Materials characterization
Analytical solutions, including electron microscopy and spectroscopy, from Thermo Fisher Scientific can help you address your most pressing challenges, including;
- Developing new functional materials that meet the demands of today’s unique social and economic challenges
- Supporting the discovery of new materials with reproducible data from complementary techniques
- Solving materials and method development challenges to improve processes and investigate product defects
- Publishing groundbreaking discoveries, writing winning grant proposals, or patenting novel materials
- Assuring defects are rejected before they reach customers
- Taking your ideas to market quickly and keeping your company competitive
Defect analysis of a lithium ion battery cathode. Serial sectioning and imaging with Plasma FIB DualBeam followed by digital 3D reconstruction using Avizo software provides a highly detailed model of the sample.
Scanning Electron Microscopy for Materials Science
Scanning electron microscopy (SEM) is a powerful imaging technique that uses focused beams of electrons to produce high-resolution, three-dimensional images of sample surfaces at the nanoscale. This method is essential for researchers seeking detailed topographical, compositional, and morphological insights into a wide range of materials.
Industrial manufacturing product selector
The product selector is here to assist you in choosing the most suitable Scanning Electron Microscope (SEM) system and software for your research. Find out in a few minutes which SEM best suits your research application:
Materials Science learning center
Access a targeted collection of application notes, case studies, videos, webinars, and white papers covering a range of applications.
TEM Sample Preparation
Proper sample preparation is a critical step in the scientific experiment process—a step that can determine the ultimate quality and accuracy of the results. FIB-SEM instruments can be used to facilitate fully automated in situ TEM sample preparation, enabling new chemistries and technologies while advancing research in batteries, polymers, metals, and more.
Control de procesos mediante microscopía electrónica
La industria moderna exige un alto rendimiento con una calidad superior, un equilibrio que se mantiene a través de un control de procesos sólido. Las herramientas SEM y TEM con software de automatización exclusivo proporcionan información rápida y multiescala para la supervisión y la mejora de procesos.
Control de calidad y análisis de fallos
El control y garantía de calidad son esenciales en la industria moderna. Ofrecemos una gama de herramientas de EM y espectroscopía para el análisis multiescala y multimodal de defectos, lo que le permite tomar decisiones fiables e informadas para el control y la mejora de procesos.
Investigación sobre materiales fundamentales
Se investigan nuevos materiales a escalas cada vez más pequeñas para lograr el máximo control de sus propiedades físicas y químicas. La microscopía electrónica proporciona a los investigadores información clave sobre una amplia variedad de características materiales a escala nanométrica.
Limpieza técnica
Más que nunca, la fabricación moderna necesita componentes fiables y de calidad. Con la microscopía electrónica de barrido, el análisis de limpieza de las piezas se puede llevar a cabo internamente, lo que le proporciona una amplia gama de datos analíticos y acorta su ciclo de producción.
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Preparación de muestras (S)TEM
Los microscopios DualBeam permiten la preparación de muestras ultrafinas de alta calidad para el análisis (S)TEM. Gracias a la automatización avanzada, los usuarios con cualquier nivel de experiencia pueden obtener resultados de nivel experto para una amplia gama de materiales.
Caracterización de materiales en 3D
El desarrollo de materiales suele requerir caracterización en 3D en varias escalas. Los instrumentos DualBeam permiten el corte en secciones en serie de grandes volúmenes y la posterior adquisición de imágenes SEM a escala de nanómetro, las cuales se pueden procesar en reconstrucciones 3D de la muestra de alta calidad.
Creación de prototipos a nanoescala
A medida que la tecnología continúa miniaturizándose, la demanda de dispositivos y estructuras a nanoescala está aumentando. La creación de prototipos a nanoescala en 3D con instrumentos DualBeam le ayuda a diseñar, crear e inspeccionar rápidamente prototipos funcionales microscópicos y a nanoescala.
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Tomografía EDS en 3D
La investigación de materiales modernos depende cada vez más del análisis a nanoescala en tres dimensiones. La caracterización en 3D, incluidos los datos de composición para el contexto químico y estructural completo, es posible con EM en 3D y espectroscopia de rayos X dispersiva.
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Análisis elemental EDS
EDS proporciona información de composición vital sobre las observaciones de microscopio electrónico. En concreto, nuestros exclusivos sistemas de detectores Super-X y Dual-X añaden opciones para mejorar el rendimiento y/o la sensibilidad, permitiendo optimizar la adquisición de datos para cumplir con sus prioridades de investigación.
Asignación elemental a escala atómica con EDS
El EDS de resolución atómica proporciona un contexto químico incomparable para el análisis de materiales al diferenciar la identidad elemental de los átomos individuales. Cuando se combina con TEM de alta resolución, es posible observar la organización precisa de los átomos en una muestra.
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Adquisición de imágenes con HRSTEM y HRTEM
La microscopía electrónica de transmisión es muy valiosa para caracterizar la estructura de nanopartículas y nanomateriales. EL TEM y STEM de alta resolución permiten obtener datos de resolución atómica junto con información sobre la composición química.
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Adquisición de imágenes de contraste de fase diferencial
La investigación electrónica moderna se basa en el análisis a nanoescala de las propiedades eléctricas y magnéticas. El contraste de fase diferencial STEM (DPC-STEM) puede obtener imágenes de la fuerza y la distribución de los campos magnéticos en una muestra y mostrar la estructura de dominio magnético.
Adquisición de imágenes de muestras calientes
El estudio de los materiales en condiciones reales suele implicar el trabajo a altas temperaturas. El comportamiento de los materiales cuando se recristalizan, derriten, deforman o reaccionan ante el calor se puede estudiar in situ con la microscopía electrónica de barrido o con las herramientas DualBeam.
Flujo de trabajo de análisis multitécnico de superficies
Para satisfacer la necesidad de una amplia caracterización de superficies, hemos establecido flujos de trabajo de multitécnicos basados en el uso de la microsonda Thermo Scientific ESCALAB Xi+ XPS o el sistema de análisis de superficies Thermo Scientific Nexsa. Estos instrumentos están diseñados como estaciones de trabajo multitécnicas para proporcionar análisis completos de forma rápida y eficaz.
Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X
La espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) permite el análisis de superficie, proporcionando la composición elemental, así como el estado químico y electrónico de los 10 nm principales de un material. Con la realización de perfiles de profundidad, el análisis XPS se extiende a la visión de composición de las capas.
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SEM ambiental (ESEM)
El SEM ambiental permite que se adquieran imágenes de los materiales en su estado nativo. Esto es ideal para investigadores académicos e industriales que necesitan probar y analizar muestras húmedas, sucias, reactivas, con liberación de gases o que no son compatibles con el vacío.
Espectroscopía de pérdida de energía de electrones
La investigación en ciencias de los materiales se beneficia de la EELS de alta resolución para una amplia gama de aplicaciones analíticas. Esto incluye asignación elemental de alto rendimiento, alta relación señal-ruido, así como sondeo de estados de oxidación y fonones de superficie.
Preparación de muestras de APT
La tomografía de sonda atómica (APT) proporciona un análisis de composición de materiales en 3D con resolución atómica. La microscopía Focused ion beam (FIB) es una técnica esencial para la preparación de muestras de alta calidad, orientación y sitio específico para la caracterización de APT.
Corte transversal
El corte transversal proporciona una visión adicional, ya que descubre información de la subsuperficie. Los instrumentos DualBeam tienen columnas FIB para poder realizar el corte transversal con alta calidad. Con la automatización, se puede realizar el procesamiento de muestras de alto rendimiento sin supervisión.
Experimentación in situ
La observación directa y en tiempo real de los cambios microestructurales con microscopía electrónica es necesaria para comprender los principios subyacentes de los procesos dinámicos como la recristalización, el crecimiento del grano y la transformación de fases durante el calentamiento, refrigeración y humectación.
Análisis de partículas
El análisis de partículas juega un papel vital en la investigación de nanomateriales y el control de calidad. La resolución a escala nanométrica y la adquisición de imágenes superiores de microscopía electrónica se pueden combinar con software especializado para la rápida caracterización de polvos y partículas.
Catodoluminiscencia
La catodoluminiscencia (CL) describe la emisión de luz de un material cuando se excita por un haz de electrones. Esta señal, captada por un detector de CL especializado, contiene información sobre la composición de la muestra, defectos de cristal o propiedades fotónicas.
Análisis de escala múltiple
Los novedosos materiales se deben analizar a una resolución cada vez mayor, manteniendo el contexto más amplio de la muestra. El análisis de escala múltiple permite la correlación de varias herramientas y modalidades de obtención de imágenes, tales como microTC de rayos X, DualBeam, PFIB láser, SEM y TEM.
SIMS
El detector TOF-SIMS (espectrometría de masas de iones secundaria de tecnología de tiempo de vuelo) para microscopía electrónica de tecnología barrido de haz de iones (FIB-SEM) permite la caracterización analítica de alta resolución de todos los elementos de la tabla periódica, incluso a bajas concentraciones.
ColorSEM
Mediante la utilización de EDS en tiempo real (espectroscopia de rayos X por dispersión de energía) con cuantificación en tiempo real, la tecnología ColorSEM transforma las imágenes SEM en una técnica de color. Cualquier usuario puede adquirir datos elementales de forma continua para obtener información más completa que nunca.
Flujo de trabajo de partículas automatizado
El flujo de trabajo de nanopartículas automatizado (APW) es un flujo de trabajo de microscopio electrónico de transmisión para el análisis de nanopartículas que proporciona adquisición de imágenes de área extensa y de alta resolución, además de adquisición de datos en nanoescala, todo ello con un procesamiento sobre la marcha.
Preparación de muestras (S)TEM
Los microscopios DualBeam permiten la preparación de muestras ultrafinas de alta calidad para el análisis (S)TEM. Gracias a la automatización avanzada, los usuarios con cualquier nivel de experiencia pueden obtener resultados de nivel experto para una amplia gama de materiales.
Caracterización de materiales en 3D
El desarrollo de materiales suele requerir caracterización en 3D en varias escalas. Los instrumentos DualBeam permiten el corte en secciones en serie de grandes volúmenes y la posterior adquisición de imágenes SEM a escala de nanómetro, las cuales se pueden procesar en reconstrucciones 3D de la muestra de alta calidad.
Creación de prototipos a nanoescala
A medida que la tecnología continúa miniaturizándose, la demanda de dispositivos y estructuras a nanoescala está aumentando. La creación de prototipos a nanoescala en 3D con instrumentos DualBeam le ayuda a diseñar, crear e inspeccionar rápidamente prototipos funcionales microscópicos y a nanoescala.
Tomografía EDS en 3D
La investigación de materiales modernos depende cada vez más del análisis a nanoescala en tres dimensiones. La caracterización en 3D, incluidos los datos de composición para el contexto químico y estructural completo, es posible con EM en 3D y espectroscopia de rayos X dispersiva.
Análisis elemental EDS
EDS proporciona información de composición vital sobre las observaciones de microscopio electrónico. En concreto, nuestros exclusivos sistemas de detectores Super-X y Dual-X añaden opciones para mejorar el rendimiento y/o la sensibilidad, permitiendo optimizar la adquisición de datos para cumplir con sus prioridades de investigación.
Asignación elemental a escala atómica con EDS
El EDS de resolución atómica proporciona un contexto químico incomparable para el análisis de materiales al diferenciar la identidad elemental de los átomos individuales. Cuando se combina con TEM de alta resolución, es posible observar la organización precisa de los átomos en una muestra.
Adquisición de imágenes con HRSTEM y HRTEM
La microscopía electrónica de transmisión es muy valiosa para caracterizar la estructura de nanopartículas y nanomateriales. EL TEM y STEM de alta resolución permiten obtener datos de resolución atómica junto con información sobre la composición química.
Adquisición de imágenes de contraste de fase diferencial
La investigación electrónica moderna se basa en el análisis a nanoescala de las propiedades eléctricas y magnéticas. El contraste de fase diferencial STEM (DPC-STEM) puede obtener imágenes de la fuerza y la distribución de los campos magnéticos en una muestra y mostrar la estructura de dominio magnético.
Adquisición de imágenes de muestras calientes
El estudio de los materiales en condiciones reales suele implicar el trabajo a altas temperaturas. El comportamiento de los materiales cuando se recristalizan, derriten, deforman o reaccionan ante el calor se puede estudiar in situ con la microscopía electrónica de barrido o con las herramientas DualBeam.
Flujo de trabajo de análisis multitécnico de superficies
Para satisfacer la necesidad de una amplia caracterización de superficies, hemos establecido flujos de trabajo de multitécnicos basados en el uso de la microsonda Thermo Scientific ESCALAB Xi+ XPS o el sistema de análisis de superficies Thermo Scientific Nexsa. Estos instrumentos están diseñados como estaciones de trabajo multitécnicas para proporcionar análisis completos de forma rápida y eficaz.
Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X
La espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) permite el análisis de superficie, proporcionando la composición elemental, así como el estado químico y electrónico de los 10 nm principales de un material. Con la realización de perfiles de profundidad, el análisis XPS se extiende a la visión de composición de las capas.
SEM ambiental (ESEM)
El SEM ambiental permite que se adquieran imágenes de los materiales en su estado nativo. Esto es ideal para investigadores académicos e industriales que necesitan probar y analizar muestras húmedas, sucias, reactivas, con liberación de gases o que no son compatibles con el vacío.
Espectroscopía de pérdida de energía de electrones
La investigación en ciencias de los materiales se beneficia de la EELS de alta resolución para una amplia gama de aplicaciones analíticas. Esto incluye asignación elemental de alto rendimiento, alta relación señal-ruido, así como sondeo de estados de oxidación y fonones de superficie.
Preparación de muestras de APT
La tomografía de sonda atómica (APT) proporciona un análisis de composición de materiales en 3D con resolución atómica. La microscopía Focused ion beam (FIB) es una técnica esencial para la preparación de muestras de alta calidad, orientación y sitio específico para la caracterización de APT.
Corte transversal
El corte transversal proporciona una visión adicional, ya que descubre información de la subsuperficie. Los instrumentos DualBeam tienen columnas FIB para poder realizar el corte transversal con alta calidad. Con la automatización, se puede realizar el procesamiento de muestras de alto rendimiento sin supervisión.
Experimentación in situ
La observación directa y en tiempo real de los cambios microestructurales con microscopía electrónica es necesaria para comprender los principios subyacentes de los procesos dinámicos como la recristalización, el crecimiento del grano y la transformación de fases durante el calentamiento, refrigeración y humectación.
Análisis de partículas
El análisis de partículas juega un papel vital en la investigación de nanomateriales y el control de calidad. La resolución a escala nanométrica y la adquisición de imágenes superiores de microscopía electrónica se pueden combinar con software especializado para la rápida caracterización de polvos y partículas.
Catodoluminiscencia
La catodoluminiscencia (CL) describe la emisión de luz de un material cuando se excita por un haz de electrones. Esta señal, captada por un detector de CL especializado, contiene información sobre la composición de la muestra, defectos de cristal o propiedades fotónicas.
Análisis de escala múltiple
Los novedosos materiales se deben analizar a una resolución cada vez mayor, manteniendo el contexto más amplio de la muestra. El análisis de escala múltiple permite la correlación de varias herramientas y modalidades de obtención de imágenes, tales como microTC de rayos X, DualBeam, PFIB láser, SEM y TEM.
SIMS
El detector TOF-SIMS (espectrometría de masas de iones secundaria de tecnología de tiempo de vuelo) para microscopía electrónica de tecnología barrido de haz de iones (FIB-SEM) permite la caracterización analítica de alta resolución de todos los elementos de la tabla periódica, incluso a bajas concentraciones.
ColorSEM
Mediante la utilización de EDS en tiempo real (espectroscopia de rayos X por dispersión de energía) con cuantificación en tiempo real, la tecnología ColorSEM transforma las imágenes SEM en una técnica de color. Cualquier usuario puede adquirir datos elementales de forma continua para obtener información más completa que nunca.
Flujo de trabajo de partículas automatizado
El flujo de trabajo de nanopartículas automatizado (APW) es un flujo de trabajo de microscopio electrónico de transmisión para el análisis de nanopartículas que proporciona adquisición de imágenes de área extensa y de alta resolución, además de adquisición de datos en nanoescala, todo ello con un procesamiento sobre la marcha.
Investigación de baterías
El desarrollo de baterías se realiza mediante análisis multiescala con microCT, SEM y TEM, espectroscopía Raman, XPS y visualización y análisis 3D digital. Aprenda cómo este enfoque proporciona la información estructural y química necesaria para crear mejores baterías.
Investigación sobre metales
La producción eficaz de metales requiere un control preciso de las inclusiones y precipitados. Nuestras herramientas automatizadas pueden realizar varias tareas cruciales para el análisis de metales, incluyendo el recuento de nanopartículas, el análisis químico EDS y la preparación de muestras de TEM.
Investigación sobre polímeros
La microestructura polimérica determina las características y el rendimiento del material a granel. La microscopía electrónica permite un análisis exhaustivo en microescala de la morfología y composición de los polímeros para aplicaciones de control de calidad e I+D.
Investigación geológica
Las ciencias geológicas están basadas en la observación uniforme y precisa de múltiples escalas de características dentro de las muestras de roca. SEM-EDS, combinado con software de automatización, permite el análisis directo a gran escala de la composición de la textura y los minerales para la investigación de la petrología y la mineralogía.
Gas y petróleo
A medida que la demanda de petróleo y gas continúa, existe la necesidad constante de una extracción eficiente y eficaz de hidrocarburos. Thermo Fisher Scientific ofrece una amplia gama de soluciones de microscopía y espectroscopía para una gran variedad de aplicaciones de la ciencia del petróleo.
Nanopartículas
Los materiales tienen propiedades sustancialmente diferentes en la nanoescala y en la macroescala. Para estudiarlos, la instrumentación S/TEM se puede combinar con la espectroscopia de rayos X por dispersión de energía para obtener datos de resolución nanométrica, o incluso subnanométrica.
Estudios forenses
Los microrastros de las pruebas de las escenas del crimen se pueden analizar y comparar usando microscopía electrónica como parte de una investigación forense. Las muestras compatibles incluyen fragmentos de vidrio y pintura, marcas de herramientas, drogas, explosivos y residuos de armas de fuego.
Investigación sobre catálisis
Los catalizadores son cruciales para la mayoría de los procesos industriales modernos. Su eficacia depende de la composición microscópica y la morfología de las partículas catalíticas; EM con EDS es ideal para estudiar estas propiedades.
Fibras y filtros
El diámetro, la morfología y la densidad de las fibras sintéticas son parámetros clave que determinan la vida útil y la funcionalidad de un filtro. La microscopía electrónica de barrido (SEM) es la técnica ideal para investigar rápida y fácilmente estas características.
Materiales 2D
La investigación de materiales novedosos presta cada vez más atención a la estructura de materiales de baja dimensión. La microscopía electrónica de transmisión de barrido con corrección de sonda y monocromación permite la adquisición de imágenes de materiales bidimensionales de alta resolución.
Pruebas de materiales para automóviles
Todos los componentes de un vehículo moderno están diseñados para garantizar la máxima seguridad, eficacia y rendimiento. La caracterización detallada de materiales de automoción con microscopía electrónica y espectroscopía informa sobre decisiones cruciales sobre procesos, mejoras de productos y nuevos materiales.
Style Sheet for Instrument Cards Original
Style Sheet to change H2 style to p with em-h2-header class
Industrial Manufacturing Product Selector
The product selector is here to assist you in choosing the most suitable Scanning Electron Microscope (SEM) system and software for your research. Find out in a few minutes which SEM best suits your research application:
Style Sheet for Support and Service footer
Style Sheet for Fonts
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