Aspex 掃描電鏡性能及優勢
美國ASPEX掃描電鏡-能譜儀系統產品的特點:高放大率圖像,快速無損元素分析,強大計算機自動控制,使用成本低,樣品分析導航。它是世界上分析速度最快的鋼鐵夾雜物分析儀,2008年獲美國研發TOP100大獎。廣泛應用於鋼鐵冶金、生物、製藥、汽車、司法、航天、軍事等領域。產品在美國、歐洲等地享有盛譽。
主要技術性能指標的比較
儀器型號 | Aspex eXplorer | SSX-550 | Inspect | ||
製造廠商 | 美國 Aspex | 日本島津 SHIMADZU | 美國 FEI | ||
SEM 掃描電鏡主機 | |||||
解析度 | 高真空 | 7nm(WD=8mm) | 3.5nm(WD=8mm) | 3.0nm(二次成像) 4.0nm(背散射) | |
低真空 | 壓力連續可調 | 30nm(WD=8mm) | 30nm(二次成像) | ||
加速電壓 | 範圍 | 0.2-25kV | 0.5-30kV | 200V-30kV | |
調整步寬 | 連續可調 | 10V/步 | 連續可調 | ||
放大倍數 | 20~250,000 | 20~300,000 倍 | |||
探測器 | SED, Quad BSED(標配) | SED 標配 BSED 選配 | SED 標配,BSED 標配 | ||
真空系統 | 渦輪分子泵+機械泵 (無需冷卻水及壓縮空氣) | 擴散泵+機械泵 (需冷卻水及壓縮空氣 ) | 渦輪分子泵+機械泵 | ||
燈絲壽命 | 平均>150 小時 (高達 200-400 小時) | >100 小時 | |||
樣品臺移動(X,Y) | 80×100mm | 80×40mm | 50×50mm | ||
(Z) | 手動 | 40mm | 最大 50mm(手動 25mm) | ||
(傾斜) | -70~45° | -30~60° | -15~75° | ||
樣品臺驅動方式 | 四軸馬達臺 | 五軸馬達臺 | 四軸馬達臺 | ||
樣品最大尺寸 | 153mm | Φ125mm | 284mm | ||
EDX 能譜儀 | |||||
EDX 裝置結構 | EDX/SEM 一體化 | EDX/SEM 一體化 | Oxford 分體 | ||
探測器 | SDD ED (UTW & BW) | UTW | EDX 選配 | ||
冷卻方式 | 液氮 | 需液氮 | 需液氮 | ||
電子 | Peltier 效應(無需液氮) | ||||
EDX 取出角 | 35° | 35° | |||
能量解析度 | 133eV | 144eV | |||
檢測元素 | (5)B ~(92)U | (5)B ~(92)U | |||
SEM/EDS 控制模式 | 1 臺 PC | 1 臺 PC | 2 臺 PC | ||
操作軟體 | GSR 專用軟體 .符合國際標 準 ASTM E1588 同時分 析 SEM 和 EDS.全自動無人值守特徵分析 | 通用軟體 | 需兩套不同軟體 通用軟體 | ||
顯示器 | 20」LCD | 17」SVGA | 19」LCD | ||
供電方式 | 220V,50Hz 無需另配變壓器 | 110V,50Hz 需另配變壓器 | 230V,50hz | ||
重量 | 300 公斤 | 450 公斤 |
綜上所述,Aspex 掃描電鏡的主要優勢在於:
1、從硬體到軟體,真正實現掃描電鏡和能譜儀完全一體化。
2、採用 GSR 專用分析軟體,符合國際標準 ASTM E1588,單一軟體平臺同時分析 SEM 和 EDS,實現全自動無人值守特徵分析。
3、探測器配置齊全,SED, Quad BSED 和 SDD EDX 均為標準配置。
4、能譜儀採用 SDD 探測器,分析速度快;不需液氮,日常使用成本低。
5、高真空系統的壓力可調,不需要真空鍍膜儀等。
6、採用先進的渦輪分子泵實現真空,無需冷卻水和壓縮空氣系統。
7、電源適於中國使用,無需另配變壓器。
8、模塊化設計,預封裝式燈絲和鏡筒(專利技術)可直接更換,無需技術人員上門服務。
9、結構緊湊,體積小,重量輕。
關於幾點數據比較和技術問題的具體說明:
1、關於電鏡放大倍數
掃描電子顯微鏡(SEM)的放大倍數是儀器各部件指標的疊加,是一個計算值,在實際工作中並無太大的實際意義,原因是這樣的:
鎢燈絲 SEM 的解析度目前可達 3.0nm,這一指標已經是該類儀器(鎢燈絲)的極限值了。但根據鎢燈絲 SEM 解析度的標準,並不意味著放大倍數越高,解析度就越好,所以 SEM 的放大倍數必須與實際條件相結合,選定一個合理的放大倍數。過高的放大倍數,只會導致「空放大」,而且圖像會很不清晰。所有鎢燈絲 SEM的實際使用放大倍數都集中在 700-800 倍以上至 10000-20000 倍以下,超出這個範圍,都無法充分體現出電鏡追求「高真空、低加速電壓條件下樣品表面的形貌特徵觀察」的最根本初衷。所以,上述表格中放大倍數的差距僅僅是指標的差距,在實際使用中各公司產品並無明顯差異。
另外,在實際 GSR(射擊殘餘物)分析中,一般彈痕顆粒都大於 0.5 微米,使用 900 倍的放大已足夠,因此 3.5nm 的解析度實際上是不需要的,在 GSR 分析中,7nm 的解析度都顯得過大。
2、SEM 與 EDX 的組合
Aspex 和島津公司的產品都是 SEM 和 EDX 由同一家公司生產,SEM 和 EDX使用同一套電腦控制。但島津公司的 EDX 需要液氮冷卻,而 Aspex 則採用 SDD 探測器,不需要液氮。
3、真空系統的優勢
Aspex 的真空系統採用先進的渦輪分子泵+機械泵,結構簡單,性能優越,而島津公司採用擴散泵則需要複雜的冷卻水和壓縮空氣系統。與傳統的 SEM 正好相反,Aspex 採用專利技術,將真空控制置於電子槍處,因此可以獲得極其穩定的電子束,從而實現長時間、無人值守的自動化分析。穩定的電子束也意味著在低真空下不需要真空鍍膜。
4、專業的 GSR 分析軟體及分析結果的有效性
島津和 FEI 的分析軟體都是通用軟體,可用於鋼鐵、公安、食品等所有掃描電鏡使用的領域,其在某一領域的分析效果自然會降低;而 Aspex 則根據國際標準專門為司法領域開發了 GSR 軟體,使得其在分析速度和精度方面都大大提高。
另外,第一代 GSR 標準即是由德國 BKA(德國刑事調查局)在使用 Aspex 集成化SEM/EDX 平臺上開發出來的,因此其不但分析精度高,而且其分析結果具有合法有效性,容易被法庭接受。