Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng khoa học công nghệ Phần Lan - VTT đã đầu tư hàng triệu USD vào TESCAN AMBER X - Hệ Plasma FIB-SEM đầu tiên tại Phần Lan. Khoản đầu tư này sẽ đóng góp đáng kể cho hoạt động nghiên cứu vật liệu của Phần Lan cho các ứng dụng như nền kinh tế hydro, vi điện tử, công nghiệp hàng hải và kiểm tra lỗi vật liệu.
Hệ thống TESCAN AMBER X, Kính hiển vi điện tử quét chùm ion hội tụ (FIB-SEM) đầu tiên của Phần Lan sử dụng Plasma Xenon, đã được đưa vào sử dụng tại Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng khoa học công nghệ Phần Lan - VTT. Ở các nước Bắc Âu, có rất ít hệ thống tương tự như vậy so với trên toàn thế giới.
Thiết bị trị giá hàng triệu USD bao gồm tất cả những gì mà một nhà nghiên cứu vật liệu mơ ước. So với FIB-SEM truyền thống (Gallium FIB), TESCAN AMBER X mang lại tiềm năng to lớn để đạt được thành tựu xuất sắc trong nghiên cứu vật liệu và nhân lên tốc độ phát triển vật liệu.
Supriya Nandy, Nhà khoa học cấp cao tại VTT cho biết: “TESCAN AMBER X tạo khả năng mới để nghiên cứu đặc tính vật liệu nhanh chóng và hỗ trợ 3D, chẳng hạn như kỹ thuật vật liệu tính toán tích hợp (ICME) và nền tảng tăng tốc vật liệu (MAPs). Nghiên cứu các vật liệu mới bằng Ga FIB-SEM thì tốn rất nhiều thời gian (do tốc độ milling chậm), còn khi có TESCAN Plasma FIB-SEM, chúng tôi đã giảm thời gian từ thiết kế đến đưa ra thị trường xuống còn khoảng 1/10 thời gian so với trước đây."
Phát triển vật liệu tiên tiến đáp ứng nhu cầu của ngành
Plasma FIB-SEM mới được thiết kế để thực hiện các nghiên cứu tại từng điểm cụ thể với độ chính xác thang nanomet đối với tất cả các loại vật liệu, chẳng hạn như gốm sứ, kim loại và thậm chí cả các vật liệu mềm như gỗ và giấy. Mẫu vừa có thể được chụp và kiểm tra đồng thời, điều này rất hữu ích, chẳng hạn như để quan sát cách vật liệu phản ứng với một tải trọng nhất định.
Nandy tiếp tục: “Với sự trợ giúp của Plasma FIB-SEM và khả năng thử nghiệm tại chỗ của nó, chúng tôi có thể trả lời các câu hỏi không chỉ về đặc tính của vật liệu mà còn về cách vật liệu hoạt động dưới sức căng, nhiệt độ khắc nghiệt - hoặc cả hai cùng một lúc. Một nhà khoa học vật liệu có thể mơ ước điều gì khác khi phát triển các vật liệu tiên tiến cho nhu cầu hiện tại và tương lai của ngành?”.
TESCAN AMBER X tại VTT mang đến cho một số ngành công nghiệp ở Phần Lan cơ hội phát triển vật liệu mang tính đột phá.
Janne Pakarinen, Trưởng nhóm nghiên cứu tại VTT cho biết: “Các ngành công nghiệp hàng hải và hàng không nhờ vào thiết bị AMBER X của chúng tôi để đảm bảo vật liệu của họ luôn bền bỉ trong nhiều điều kiện khác nhau. Một ví dụ khác là nền kinh tế hydro mới nổi, đòi hỏi phải nghiên cứu và phân tích cẩn thận các vật liệu bề mặt. Ngoài ra, ngành công nghiệp pin và chất bán dẫn có thể rất được quan tâm”.
Ngoài ra, VTT sẽ sử dụng Plasma FIB-SEM mới để kiểm tra lỗi vật liệu, chẳng hạn như đối với ngành công nghiệp hóa chất, giấy và hàng hải. Các mẫu có thể được quét rất chính xác để xem các biến dạng có thể có ở bên trong vật liệu.
Pakarinen nói: “Chúng tôi nhận được nhiệm vụ tìm ra nguyên nhân gốc rễ của việc vật liệu bị lỗi. Điều đặc biệt quan trọng là phải điều tra cơ chế hỏng hóc trong vật liệu để tránh lặp lại những hư hỏng tương tự trong tương lai”.
Hình ảnh bên trái hiển thị cấu trúc vi mô 3D của thép martensitic được xác định bằng phương pháp Plasma FIB và EBSD.
Hình ảnh bên phải cho thấy mặt cắt ngang của gang được tạo bởi Plasma FIB, lớn hơn đáng kể so với mặt cắt được tạo bởi Ga FIB truyền thống.
Plasma Xenon mang lại lợi thế vượt trội trên FIB-SEM so với Gallium
TESCAN AMBER X tại VTT hoạt động bằng Plasma Xenon thay vì Gallium (được sử dụng trong FIB-SEM truyền thống). Dòng ion tối đa dựa trên Ga FIB-SEM là 100nA, trong khi Plasma Xe FIB có thể tạo ra dòng ion µA. Sự khác biệt này rất quan trọng và mang lại khả năng nghiên cứu tốt hơn đáng kể.
Supriya Nandy giải thích: “Quá trình phay ion của Plasma FIB-SEM cực kỳ nhanh và cho phép nghiên cứu mặt cắt ngang với thể tích lớn hơn đáng kể so với phay ion bằng Ga FIB-SEM. Không thể phủ nhận rằng điều này mang lại sự hiểu biết đầy đủ hơn về các đặc tính của vật liệu, tăng lượng mẫu và cải thiện các khả năng, chẳng hạn như trong mô hình hóa vật liệu so với dữ liệu thử nghiệm”.
Ngoài Plasma FIB, hệ thống SEM còn được trang bị đầu dò tiên tiến như Quang phổ tán sắc năng lượng (EDS), Nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược (EBSD) và sàn mẫu kéo in-situ có thể đạt tới 1200°C.
Hệ thống đã đi vào hoạt động kể từ giữa tháng 03/2024.
Tại Việt Nam, Công ty TNHH Công Nghệ M (MTECHNOLOGY) đang là đơn vị tư vấn, cung cấp và hỗ trợ dòng Kính hiển vi điện tử quét chùm ion hội tụ TESCAN Plasma FIB-SEM AMBER X. Quý khách đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ tận tình nhất.
