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最近の最先端金属材料開発では、耐久性と信頼性の向上と開発コスト削減のために、ナノスケールオーダーでの組織制御がますます重要になってきています。最先端の材料開発ではなくても、現在の顕微鏡観察がもたらす組成や結晶構造の同定によって様々な知見がもたらされるようになりました。

特に、金属材料の効果的な生産には、介在物や析出物を正確に制御する必要があります。介在物や析出物は密度や分散状況によって、有益にも劣化にも繋がってしまうため、微細構造の組織制御が品質と寿命に大きな影響を与えます。微細組織制御の例として、以下が挙げられます。

  • 圧延、熱処理、またはホットプレス時に形成されるナノ析出物
  • ナノスケールの形態変化(転移、亀裂発生部位)
  • 粒界
  • 製鋼中の鋳造中断の原因となる酸化物の介在

従来、研究者は光学顕微鏡を使用して介在物のサイズと数を評価してきましたが、この方法では元素情報を得ることができません。発光分光法では介在物の元素比を測定できますが、個々の介在物の形状や組成を正確に解析することはできません。電子顕微鏡は金属の分析にも使用されていますが、これらのうち走査電子顕微鏡(SEM)はより大きな酸化物含有物を可視化できるのに対して、透過電子顕微鏡(TEM)は一般的に100 nm未満のスケールでの観察に用いられます。しかし、TEM分析ではこれまで、粒子の計数や分類といった画像解析を人的作業に頼っていたため、一日に解析できるデータ量には限りがありました。

Stainless steel medical device sample prepared by PFIB milling.
PFIBによって作製されたステンレス製医療機器の試料。全体サイズは55×70 µm。赤色の四角で示したのは、同じ時間内に一般的なGa-FIBで試料作製できる面積。

サーモフィッシャーサイエンティフィックは、近年盛んにおこなわれている画像解析を金属分野にも適用し、これまでよりもはるかに迅速に解析できるソリューションをご提供しています。当社独自の機能により、手動分析の数10倍以上の速さで介在物や析出物の分類や結果のまとめが自動的に行えます。この結果にはバルクの全体的な統計情報だけではなく、粒子1つ1つの情報もそれぞれ確認できるため、全体から詳細までのマルチスケールでの分析結果が自動で得られます。

当社の自動分析が可能にするタスクの例として、以下のようなものが挙げられます。

Zirconium alloy sample, analyzed with electron backscatter diffraction to produce a 3D microstructural reconstruction.
ジルコニウム合金サンプルの3D微細構造情報。電子後方散乱回折(EBSD)によって取得し、400スライスから再構築。試料提供:マンチェスター大学

リソース

ニッケル超合金試料の窒化チタンナノ粒子をAPWにより解析。

高強度低合金鋼析出物のカーボンレプリカをAPWにより定量。

AlMgSi合金中析出物の3D EDS TEMトモグラフィー。

3Dプリントされたステンレス鋼の複雑な特徴を高分解能APWにより確認。

Maps and Avizo2D recordings (left and right) running side by side during an acquisition.

Webセミナー

Webセミナー:自動TEMによるナノ粒子解析

Webセミナー:航空宇宙および防衛産業に適した相関顕微鏡法

TEM関連の参考論文

Nanoscale origins of the oriented precipitation of Ti3Al in Ti\\Al systems

Hao Wu, Guohua Fan, Lin Geng, Xiping Cui, Meng Huang

DOIリンク


Effect of heat treatments on microstructural evolution of additively manufactured and wrought 17-4PH stainless steel

Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow

DOIリンク


Coherency strains of H-phase precipitates and their influence on functional properties of nickel-titanium-hafnium shape memory alloys

Behnam Amin-Ahmadi,⁎, Joseph G. Pauza, Ali Shamimi, Tom W. Duerig, Ronald D. Noebe, Aaron P. Stebner

DOIリンク


Effect of laser scan length on the microstructure of additively manufactured 17-4PH stainless steel thin-walled parts

Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow

DOIリンク


Non-metallic inclusions in 17-4PH stainless steel parts produced by selective laser melting

Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow

DOIリンク


ライブラリ用SDB Webセミナーソース(参照のみ)

Joachim Mayer, RWTH Aachen

“Formation of White Etching Areas in SAE 52100 Bearing Steel under Rolling Contact Fatigue − Influence of Diffusible Hydrogen”
M. Oezel, A. Schwedt, T. Janitzky, R. Kelley, C.Bouchet-Marquis, L. Pullan, C. Broeckmann, J. Mayer
Wear, Volumes 414-415, November 2018, Pages 352-365.

DOIリンク


Philip Withers, University of Manchester

“Industrial Gear Oils: Tribological Performance and Subsurface Changes”
Aduragbemi Adebogun, Robert Hudson, Angela Breakspear, Chris Warrens, Ali Gholinia, Allan Matthews, Philip Withers Tribology Letters (2018) 66:65.

DOIリンク


Jun Tan, Shenyang National Laboratory for Materials Science

“Insight into atmospheric pitting corrosion of carbon steel via a dual-beam FIB/SEM system associated with high-resolution TEM”
Corrosion Science 152 (2019) 226–233.

DOIリンク


Yu-Lung Chiu, University of Birmingham

“Micro-tensile strength of a welded turbine disc superalloy”
K.M.Oluwasegun, C.Cooper, Y.L.Chiu, I.P.Jones, H.Y.Li, G.Baxter
Materials Science & Engineering A 596 (2014) 229–235.

DOIリンク


Chris Pistorius, Carnegie Mellon University

“Application of Plasma FIB to Analyze a Single Oxide Inclusion in Steel”
D. Kumar, N.T.Nuhfer, M.E.Ferreira and P.C.Pistorius
Metallurgical and Materials Transactions B, Volume 50B, June 2019, Pages 1124-1127.

DOIリンク


ニッケル超合金試料の窒化チタンナノ粒子をAPWにより解析。

高強度低合金鋼析出物のカーボンレプリカをAPWにより定量。

AlMgSi合金中析出物の3D EDS TEMトモグラフィー。

3Dプリントされたステンレス鋼の複雑な特徴を高分解能APWにより確認。

Maps and Avizo2D recordings (left and right) running side by side during an acquisition.

Webセミナー

Webセミナー:自動TEMによるナノ粒子解析

Webセミナー:航空宇宙および防衛産業に適した相関顕微鏡法

TEM関連の参考論文

Nanoscale origins of the oriented precipitation of Ti3Al in Ti\\Al systems

Hao Wu, Guohua Fan, Lin Geng, Xiping Cui, Meng Huang

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Effect of heat treatments on microstructural evolution of additively manufactured and wrought 17-4PH stainless steel

Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow

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Coherency strains of H-phase precipitates and their influence on functional properties of nickel-titanium-hafnium shape memory alloys

Behnam Amin-Ahmadi,⁎, Joseph G. Pauza, Ali Shamimi, Tom W. Duerig, Ronald D. Noebe, Aaron P. Stebner

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Effect of laser scan length on the microstructure of additively manufactured 17-4PH stainless steel thin-walled parts

Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow

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Non-metallic inclusions in 17-4PH stainless steel parts produced by selective laser melting

Yu Sun, Rainer J. Hebert, Mark Aindow

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ライブラリ用SDB Webセミナーソース(参照のみ)

Joachim Mayer, RWTH Aachen

“Formation of White Etching Areas in SAE 52100 Bearing Steel under Rolling Contact Fatigue − Influence of Diffusible Hydrogen”
M. Oezel, A. Schwedt, T. Janitzky, R. Kelley, C.Bouchet-Marquis, L. Pullan, C. Broeckmann, J. Mayer
Wear, Volumes 414-415, November 2018, Pages 352-365.

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Philip Withers, University of Manchester

“Industrial Gear Oils: Tribological Performance and Subsurface Changes”
Aduragbemi Adebogun, Robert Hudson, Angela Breakspear, Chris Warrens, Ali Gholinia, Allan Matthews, Philip Withers Tribology Letters (2018) 66:65.

DOIリンク


Jun Tan, Shenyang National Laboratory for Materials Science

“Insight into atmospheric pitting corrosion of carbon steel via a dual-beam FIB/SEM system associated with high-resolution TEM”
Corrosion Science 152 (2019) 226–233.

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Yu-Lung Chiu, University of Birmingham

“Micro-tensile strength of a welded turbine disc superalloy”
K.M.Oluwasegun, C.Cooper, Y.L.Chiu, I.P.Jones, H.Y.Li, G.Baxter
Materials Science & Engineering A 596 (2014) 229–235.

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Chris Pistorius, Carnegie Mellon University

“Application of Plasma FIB to Analyze a Single Oxide Inclusion in Steel”
D. Kumar, N.T.Nuhfer, M.E.Ferreira and P.C.Pistorius
Metallurgical and Materials Transactions B, Volume 50B, June 2019, Pages 1124-1127.

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応用例

電子顕微鏡を使用したプロセス制御

電子顕微鏡を使用したプロセス制御

近年の産業では、確かなプロセス制御によって維持される優れた品質とスループットの両立が求められています。専用の自動化ソフトウェアを搭載したSEMおよびTEMツールは、プロセスモニタリングおよびプロセス改善のための迅速なマルチスケール情報を提供します。

 

電子顕微鏡を使用した品質管理と不良解析

品質管理と不良解析

近年の産業では、品質管理と品質保証が不可欠です。私たちは、欠陥をマルチスケールかつ多モードで分析可能なEMおよび分光ツールを提供しており、これらにより得られる信頼性の高い十分な情報によりプロセス制御および改善のための決定が可能となります。

Fundamental Materials Research_R&D_Thumb_274x180_144DPI

基礎材料研究

新材料開発では、その物理的および化学的特性を最大化するために、より小さなスケールでの研究がなされています。電子顕微鏡は、マイクロスケールからナノスケールのさまざまな材料特性について重要な情報を研究者に提供します。

 

部品のクリーン度テストにてSEMで確認されたアルミニウム鉱物粒

クリーン度

現代の製造では、これまで以上に信頼性の高い高品質の部品が必要とされています。走査電子顕微鏡を使用することで、部品のクリーン度分析を社内で実施でき、幅広い分析データが得られ、製造サイクルの短縮が可能です。


Style Sheet for Komodo Tabs

手法

(S)TEM試料作製

DualBeam顕微鏡では、(S)TEM分析用の高品質な極薄膜試料の作製が可能です。高度な自動化機能により、ユーザーの経験レベルにかかわらず、あらゆる材料で熟練者と同等の結果を得ることができます。

詳細はこちら ›

3D材料解析

多くの場合、材料の開発にはマルチスケールの3D解析が必要です。DualBeam装置により、大量の連続スライスと、その後のナノメートルスケールでのSEMイメージングが可能となり、試料の高品質な3D再構成処理を行うことができます。

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エネルギー分散分光法

エネルギー分散分光法(EDS)を使用することにより、電子顕微鏡の画像情報に加えて、詳細な元素情報も収集できます。電子顕微鏡観察時に重要な組成分布を得ることができます。EDSにより、全容を示す低倍率のスキャンから、原子分解能マッピングに至るまで、試料の元素組成情報が短時間で得られます。

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EDS元素分析

EDSは、電子顕微鏡観察に不可欠な組成情報を提供します。特に、当社独自のSuper-XおよびDual-X検出器システムはSTEM-EDS分析の速度や感度を向上させるため、材料の研究に必要な元素分布情報が入手しやすくなります。

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3D EDSトモグラフィー

現代の材料研究は、3次元のナノスケール分析にますます依存しています。3Dの電子顕微鏡解析およびエネルギー分散型X線分光法を使用することにより、全元素の組成情報を含む微細構造の3D解析が可能になります。

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ChemiSEM

ChemiSEM技術は、ライブEDS(エネルギー分散型X線分光法)とライブ定量を使用して、SEM画像をカラー化します。どのユーザーでも、組成のデータを継続的に取得して、これまで以上に詳細な情報を得ることができます。

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断面加工

断面加工により、表面下の情報が明らかになり、さらなる知見が得られます。DualBeam装置は、高品質の断面加工を実現する、優れた集束イオンビームカラムを備えています。自動化機能により、無人でのハイスループットな試料処理が可能になります。

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In situ試験

加熱、冷却、液中での再結晶化、グレイン成長、相変態などの動的プロセスの基本原理を理解するには、電子顕微鏡を用いて、微細構造変化を直接かつリアルタイムで観察する必要があります。

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粒子解析

粒子解析は、ナノマテリアルの研究および品質管理において重要な役割を果たします。電子顕微鏡のナノスケールの分解能と優れたイメージングは、粉末や粒子の迅速な解析のための専用ソフトウェアと組み合わせて使用することが出来ます。

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X線光電子分光法

X線光電子分光法(XPS)では、試料の最表面10 nmの元素組成、化学状態、電子状態に関する情報が得られます。深さ方向分析により、XPS分析は層の組成に関する知見を得られるようになります。

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自動粒子解析ワークフロー

自動NanoParticleワークフロー(APW)は、ナノ粒子分析用の透過型電子顕微鏡ワークフローです。広領域のナノスケール高分解能イメージングとデータ取得、およびその場での処理を行えます。

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(S)TEM試料作製

DualBeam顕微鏡では、(S)TEM分析用の高品質な極薄膜試料の作製が可能です。高度な自動化機能により、ユーザーの経験レベルにかかわらず、あらゆる材料で熟練者と同等の結果を得ることができます。

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3D材料解析

多くの場合、材料の開発にはマルチスケールの3D解析が必要です。DualBeam装置により、大量の連続スライスと、その後のナノメートルスケールでのSEMイメージングが可能となり、試料の高品質な3D再構成処理を行うことができます。

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エネルギー分散分光法

エネルギー分散分光法(EDS)を使用することにより、電子顕微鏡の画像情報に加えて、詳細な元素情報も収集できます。電子顕微鏡観察時に重要な組成分布を得ることができます。EDSにより、全容を示す低倍率のスキャンから、原子分解能マッピングに至るまで、試料の元素組成情報が短時間で得られます。

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EDS元素分析

EDSは、電子顕微鏡観察に不可欠な組成情報を提供します。特に、当社独自のSuper-XおよびDual-X検出器システムはSTEM-EDS分析の速度や感度を向上させるため、材料の研究に必要な元素分布情報が入手しやすくなります。

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3D EDSトモグラフィー

現代の材料研究は、3次元のナノスケール分析にますます依存しています。3Dの電子顕微鏡解析およびエネルギー分散型X線分光法を使用することにより、全元素の組成情報を含む微細構造の3D解析が可能になります。

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ChemiSEM

ChemiSEM技術は、ライブEDS(エネルギー分散型X線分光法)とライブ定量を使用して、SEM画像をカラー化します。どのユーザーでも、組成のデータを継続的に取得して、これまで以上に詳細な情報を得ることができます。

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断面加工

断面加工により、表面下の情報が明らかになり、さらなる知見が得られます。DualBeam装置は、高品質の断面加工を実現する、優れた集束イオンビームカラムを備えています。自動化機能により、無人でのハイスループットな試料処理が可能になります。

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In situ試験

加熱、冷却、液中での再結晶化、グレイン成長、相変態などの動的プロセスの基本原理を理解するには、電子顕微鏡を用いて、微細構造変化を直接かつリアルタイムで観察する必要があります。

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粒子解析

粒子解析は、ナノマテリアルの研究および品質管理において重要な役割を果たします。電子顕微鏡のナノスケールの分解能と優れたイメージングは、粉末や粒子の迅速な解析のための専用ソフトウェアと組み合わせて使用することが出来ます。

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X線光電子分光法

X線光電子分光法(XPS)では、試料の最表面10 nmの元素組成、化学状態、電子状態に関する情報が得られます。深さ方向分析により、XPS分析は層の組成に関する知見を得られるようになります。

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自動粒子解析ワークフロー

自動NanoParticleワークフロー(APW)は、ナノ粒子分析用の透過型電子顕微鏡ワークフローです。広領域のナノスケール高分解能イメージングとデータ取得、およびその場での処理を行えます。

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製品

Style Sheet for Instrument Cards Origin

Talos F200S TEM

  • 正確な化学組成データ
  • 高性能イメージングと精密な組成分析により、動的顕微鏡解析を実現します
  • 多種類の分析データの迅速かつ簡単な取得を可能にするVeloxソフトウェアを搭載

Talos F200X TEM

  • STEMイメージングおよび元素分析における高分解能と高速データ取得
  • 動的実験用のin situサンプルホルダーを追加
  • 多種類の分析データの迅速かつ簡単な取得を可能にするVeloxソフトウェアを搭載

Talos F200C TEM

  • 幅広い材料で使えるEDS分析により、元素分布情報が分かります
  • 高コントラスト、高品質のTEMおよびSTEMイメージング
  • Ceta 16メガピクセルCMOSカメラにより広視野と高速読み出しを実現

Talos F200i TEM

  • 高品質なS/TEM画像と正確なEDS
  • Dual EDSテクノロジーを装備可能
  • 最高かつオールラウンドなin situ機能
  • 高速での広視野イメージング

Helios 5 DualBeam

  • 完全に自動化された高品質の超薄TEM試料作製
  • 高速かつ高分解能の表面下3D解析
  • 迅速なナノプロトタイピング機能

Helios 5 PFIB DualBeam

  • GaフリーのSTEMおよびTEM試料作製
  • 多様な表面下情報と3D情報
  • 次世代の2.5 µAキセノンプラズマFIBカラム

Scios 2 DualBeam

  • 磁気試料および非導電性試料に完全に対応
  • ハイスループットの表面下3D解析
  • 先進の使いやすさと自動化機能

Apreo 2 SEM

  • ナノメートルまたはサブナノメートルの分解能を備えたオールラウンドな高性能SEM
  • 高感度なテレビ品質の画像コントラストを実現するインカラムT1反射電子検出器
  • 長い作動距離(10 mm)で優れた性能を発揮

Phenom Pharos G2 Desktop FEG-SEM

  • 1~20 kVの加速電圧範囲を有する電界放出型電子銃
  • 20 kVで2.0 nm(SE)および3.0 nm(BSE)未満の分解能
  • EDS検出器およびSE検出器の完全一体型(オプション)

Phenom ParticleX TC Desktop SEM

  • 清浄度検査のための自動化ソフトウェアを備えた汎用卓上SEM
  • 10 nm以下の分解能、最大倍率200,000倍
  • オプションのSE検出器

Nexsa G2 XPS

  • マイクロフォーカスX線源
  • 独自の追加可能なオプション
  • 単原子およびクラスターイオンデプスプロファイリング用のデュアルモードイオン源

K-Alpha XPS

  • 高分解能XPS
  • 高速で効率的な自動ワークフロー
  • イオン源を用いたデプスプロファイリング

ESCALAB Xi+ XPS

  • 高いスペクトル分解能
  • マルチテクニックによる表面分析
  • 試料作製および拡張のための豊富なオプション

Avizo Software
材料科学

  • マルチデータ/マルチビュー、マルチチャンネル、時系列、非常に大きなデータのサポート
  • 高度なマルチモード2D/3D自動位置合わせ
  • アーチファクト削減アルゴリズム

Athena Software
イメージングデータ管理

  • 画像、データ、メタデータ、試験ワークフローのトレーサビリティを確保
  • イメージングワークフローの単純化
  • コラボレーションの向上
  • データアクセスの安全性と管理

AutoTEM 5 Software

  • 完全に自動化されたin situ S/TEM試料作製
  • 通常のトップダウン試料作製、平面試料作製、および反転試料作製のサポート
  • 選べるさまざまな設定で実行可能なワークフロー
  • 使いやすく直感的なユーザーインターフェース

Maps Software

  • 広領域の高分解能画像を取得
  • 関心領域を容易に発見
  • 画像取得プロセスを自動化
  • 異なる機器で得られたデータを相関

Phenom 3D Reconstruction Software

  • 直感的なユーザーインターフェースにより、最大限のエンプロイアビリティーを実現します
  • 直観的で完全自動化されたユーザーインターフェース
  • 「シェイディングからの形状」技術に基づいており、ステージ傾斜は不要です

樹脂包埋試料ホルダー (Phenom)

  • 樹脂に取り付けられた試料をサポートするように設計されています
  • 冶金やインサートを扱う際に最適なソリューションです
  • サンプルサイズは直径32 mm、高さ30 mmまで対応

µHeater

  • 高分解能in-situイメージング用の超高速加熱実験ソリューション
  • 完全に統合
  • 最高温度1200℃

引張試験用試料ホルダー (Phenom)

  • バッチ品質を確認できます
  • 製造の一貫性を確認できます
  • 設計プロセスを支援します

Velox Software

  • パネル表示で取得済のデータを簡単に確認。
  • ライブ定量マッピング
  • インタラクティブな検出器図による再現性の高い試験の制御と設定

Style Sheet to change H2 style to p with em-h2-header class

お問い合わせ

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Style Sheet for Cards

材料科学向けの
電子顕微鏡サービス

最適なシステム性能をお届けするため、当社は国際的なネットワークで、分野ごとのサービスエキスパート、テクニカルサポート、正規交換部品などを提供しています。