Tiếng Việt

Hệ kính hiển vi điện tử quét (SEM) TESCAN VEGA tích hợp EDS & EBSD Bruker – Giải pháp phân tích vi cấu trúc toàn diện

Trong các phòng thí nghiệm vật liệu hiện đại, yêu cầu không chỉ dừng lại ở việc đo cơ tính, độ dày, hay kiểm tra ngoại quan. Các kỹ sư và nhà nghiên cứu cần nhìn sâu xuống cấp độ micro, thậm chí nano, để hiểu rõ mối quan hệ giữa công nghệ chế tạo – vi cấu trúc – tính chất vật liệu. Đó là lý do MTECHNOLOGY giới thiệu giải pháp:

Hệ kính hiển vi điện tử quét (SEM) TESCAN VEGA tích hợp hệ phân tích EDS & EBSD của Bruker – một tổ hợp mạnh mẽ kết hợp ba lớp thông tin: hình thái – thành phần hóa học – tinh thể học, phù hợp cho nhiều nhóm vật liệu từ thép, tôn mạ, hợp kim màu cho tới gốm, vật liệu pin và linh kiện điện tử.

1. TESCAN VEGA – Nền tảng SEM khác biệt trong phân khúc W-source

TESCAN VEGA là dòng kính hiển vi điện tử quét sử dụng súng phát xạ nhiệt (sợi W) được thiết kế tối ưu cho môi trường phòng thí nghiệm và nhà máy. Điểm đặc biệt của VEGA không chỉ nằm ở độ bền và chi phí vận hành thấp, mà còn ở những công nghệ mà các SEM cùng phân khúc khó sánh kịp.

1.1. Công nghệ Wide Field Optics™ – không dùng khẩu độ vật lý

Thay vì sử dụng khẩu độ cơ khí truyền thống (aperture) như nhiều hãng khác, TESCAN áp dụng kiến trúc Wide Field Optics™ và thiết kế aperture-less SEM. Lợi ích:

  • Không cần căn chỉnh khẩu độ sau mỗi lần mở buồng hoặc thay điều kiện – giảm đáng kể thời gian thiết lập và nguy cơ sai lệch do bụi bẩn bám trên khẩu độ.
  • Hình ảnh ổn định, trường nhìn rộng, ít biến dạng, phù hợp cho cả quan sát nhanh và phân tích lâu (mapping EDS/EBSD).
  • Tối ưu cho phòng QA/QC, nơi người vận hành cần quy trình đơn giản và lặp lại.

1.2. In-Flight Beam Tracing™ – tối ưu đường đi chùm điện tử

TESCAN VEGA tích hợp thuật toán In-Flight Beam Tracing™, mô phỏng và tối ưu đường đi chùm điện tử theo thời gian thực. Nhờ đó:

  • Chùm điện tử hội tụ ổn định, hạn chế drift khi phân tích trong thời gian dài.
  • Cải thiện độ nét và độ lặp lại của ảnh, đặc biệt quan trọng khi lập bản đồ EDS hoặc EBSD trên vùng rộng.
  • Giúp SEM sợi W vẫn đủ ổn định để thực hiện các phép đo tinh thể học yêu cầu cao.

1.3. Buồng mẫu lớn, bàn 5 trục – sẵn sàng cho EBSD và mẫu cồng kềnh

VEGA được trang bị buồng mẫu lớn, bàn dịch chuyển 5 trục điều khiển bằng motor, với khả năng xoay 360° và nghiêng tới khoảng 80°. Điều này mang lại:

  • Dễ dàng bố trí và nghiêng mẫu khoảng 70° cho phân tích EBSD mà vẫn đảm bảo khoảng cách an toàn tới các đầu dò.
  • Hỗ trợ nhiều loại mẫu: bản cắt tôn mạ, mẫu đúc epoxy, mối hàn, linh kiện cơ khí, mẫu gốm kích thước lớn...
  • Thuận tiện khi tích hợp đồng thời nhiều đầu dò (SE, BSE, EDS, EBSD, WDS...).

1.4. Phần mềm TESCAN Essence™ – tập trung vào hiệu suất vận hành

Essence™ được thiết kế để giảm rào cản vận hành SEM:

  • Giao diện trực quan, thao tác theo luồng: nạp mẫu – lấy ảnh – phân tích.
  • Dễ lưu và gọi lại “recipe” điều kiện chụp cho từng loại mẫu, hữu ích trong QA/QC hàng loạt.
  • Tích hợp sẵn các công cụ đo lường, chú thích, lưu ảnh, xuất báo cáo.

Nhờ những yếu tố trên, TESCAN VEGA trở thành một nền tảng SEM sợi W vừa dễ dùng, vừa đủ mạnh cho các ứng dụng phân tích nâng cao.

2. Hệ phân tích EDS Bruker – “tiếng nói” của thành phần hóa học

EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) cho phép xác định các nguyên tố có trong mẫu dựa trên phổ tia X đặc trưng. Khi tích hợp đầu dò EDS của Bruker trên VEGA (hệ thống QUANTAX ED-XS), người dùng nhận được:

  • Xác định nhanh nguyên tố tại điểm, đường scan (line scan) hoặc bản đồ (mapping).
  • Định lượng tương đối thành phần hợp kim, so sánh giữa các vùng hoặc các mẫu khác nhau.
  • Hỗ trợ nguyên tố nhẹ (B, C, N, O...) tùy cấu hình đầu dò và cửa sổ.

Các ứng dụng tiêu biểu của EDS trên nhiều nhóm vật liệu:

  • Thép & tôn mạ: phân bố Zn/Al/Mg/Si trên mặt cắt tôn mạ; phân tích tạp chất Mn, S, P trong thép; xác định xỉ, hạt oxide trong mối hàn.
  • Hợp kim màu: kiểm tra thành phần Al–Si–Cu trong casting; phân bố Mg trong hợp kim nhôm; phân tích hạt pha trong đồng–niken.
  • Gốm & vật liệu chịu lửa: xác định pha Al2O3, ZrO2, SiC, spinel; phân tích tạp chất và phản ứng tại biên hạt.
  • Vật liệu pin & lưu trữ năng lượng: phân bố Ni–Mn–Co trong cathode NMC; kiểm tra đồng nhất lớp phủ điện cực; phân tích sản phẩm thoái hóa sau cycling.
  • Điện tử & PCB: phân tích mối hàn (Sn–Pb, Sn–Ag–Cu), kiểm tra lớp phủ Au/Ni/Cu; phát hiện tạp chất gây ăn mòn điện hóa.
  • Coating, mạ & phủ PVD/CVD: xác nhận thành phần lớp phủ Ni, Cr, TiN, AlTiN, DLC; đo chiều dày lớp phủ bằng mặt cắt.

Nhờ EDS, kỹ sư không còn phải “đoán” thành phần qua màu sắc hay kinh nghiệm – mọi kết luận đều dựa trên phổ và bản đồ nguyên tố rõ ràng.

3. Hệ EBSD Bruker e-Flash XS – hiểu sâu cấu trúc tinh thể

Nếu SEM cho hình ảnh và EDS cho thành phần, thì EBSD (Electron Backscatter Diffraction) là công cụ giải mã cấu trúc tinh thể và định hướng hạt. Đầu dò e-Flash XS của Bruker được thiết kế nhỏ gọn nhưng tốc độ cao, rất phù hợp khi gắn trên SEM sợi W như VEGA.

EBSD mang lại các loại dữ liệu:

  • Bản đồ định hướng hạt (orientation map): hiển thị hướng tinh thể của từng hạt bằng mã màu, hỗ trợ nghiên cứu texture, anisotropy.
  • Bản đồ pha (phase map): phân biệt các pha tinh thể khác nhau (BCC, FCC, HCP, intermetallic…) trong cùng một vùng.
  • Phân tích ranh giới hạt: LAGB/HAGB, grain boundary character distribution – quan trọng trong các ứng dụng creep, mỏi, nứt liên kết biên hạt.
  • Đánh giá tái kết tinh & biến dạng: xác định phần trăm hạt tái kết tinh, vùng biến dạng nguội, hướng ưu tiên sau cán/ép/dập.

Các nhóm vật liệu điển hình phù hợp với EBSD:

  • Thép và hợp kim ferit/austenit: thép kết cấu, thép ống, thép tấm, thép không gỉ; đánh giá vi cấu trúc sau cán nóng, cán nguội, ủ.
  • Hợp kim nhôm, magiê, titan: kiểm soát texture cho dập sâu, định hình; nghiên cứu crack path hoặc formability.
  • Mối hàn & heat-affected zone (HAZ): phân tích chuyển pha trong vùng ảnh hưởng nhiệt; đánh giá độ mịn hạt, vùng dễ nứt.
  • Gốm & oxide: zirconia tetragonal/monoclinic, alumina đa pha, spinel… – đánh giá phân bố pha và orientation.
  • Vật liệu pin & năng lượng: quan sát nứt trong hạt NMC, sự thay đổi cấu trúc tinh thể sau cycling kéo dài.
  • Màng phủ tinh thể: TiN, TiCN, AlCrN, lớp phủ điện cực… – đánh giá định hướng hạt của coating.

Kết hợp EBSD với EDS trên cùng vùng quét giúp xác định chính xác pha + thành phần, đặc biệt khi vật liệu chứa nhiều hợp kim hoặc intermetallic phức tạp.

4. Một hệ, nhiều ngành: Ứng dụng SEM–EDS–EBSD trên phổ rộng vật liệu

Hệ TESCAN VEGA tích hợp EDS & EBSD Bruker không giới hạn trong một ngành cụ thể. Một số ví dụ ứng dụng tiêu biểu:

  • Thép & tôn mạ: phân tích cấu trúc đa lớp của lớp mạ Zn, Zn–Al, Zn–Al–Mg; nghiên cứu cơ chế ăn mòn và tự bảo vệ tại mép cắt; tối ưu chế độ cán–ủ–mạ.
  • Cơ khí – chế tạo – gia công cắt gọt: phân tích mòn dao (chipping, crater wear), cấu trúc lớp phủ dao; đánh giá microstructure chi tiết máy sau nhiệt luyện.
  • Mối hàn & kết cấu: phân tích nứt tại vùng HAZ, xác định pha giòn; kiểm tra chất lượng hàn trong kết cấu chịu lực.
  • Gốm, xi măng, vật liệu xây dựng: nghiên cứu pha clinker, phân bố pha trong gốm chịu lửa; phân tích sản phẩm hydrat hóa trong xi măng.
  • Vật liệu pin, lưu trữ năng lượng & điện tử: kiểm tra cấu trúc và thành phần cathode/anode; phân tích lỗi trong PCB, chip, package.
  • Vật liệu phủ & surface engineering: đo chiều dày và cấu trúc lớp coating, đánh giá cơ chế bóc tách hoặc mòn coating.

Một cấu hình SEM–EDS–EBSD duy nhất có thể phục vụ song song nhiều bộ phận: QA/QC, R&D, phân tích lỗi (failure analysis), hỗ trợ khách hàng và đào tạo nội bộ.

5. Lợi ích chiến lược cho phòng thí nghiệm và doanh nghiệp

  • Nâng cấp QC từ “kiểm tra” sang “kiểm soát bằng khoa học vi cấu trúc” – phát hiện sớm các vấn đề từ gốc.
  • Rút ngắn thời gian R&D – tối ưu vật liệu và quy trình dựa trên dữ liệu thay vì thử–sai.
  • Phân tích lỗi nhanh, chính xác – giảm phế phẩm, hạn chế tranh chấp, tăng độ tin cậy với khách hàng.
  • Hỗ trợ xuất khẩu và làm việc với đối tác quốc tế – có dữ liệu và báo cáo vi cấu trúc rõ ràng để chứng minh chất lượng theo JIS/ASTM/EN…
  • Xây dựng “hồ sơ vật liệu” cho từng dòng sản phẩm: ảnh SEM, map EDS, map EBSD được lưu trữ và truy xuất khi cần.

6. MTECHNOLOGY – Đối tác tích hợp TESCAN & Bruker tại Việt Nam

Công ty TNHH Công nghệ M (M Technology) nhiều năm đồng hành cùng các trường đại học, viện nghiên cứu và nhà máy trong việc triển khai hệ thống:

  • Kính hiển vi điện tử quét TESCAN.
  • Hệ phân tích EDS & EBSD của Bruker tích hợp trên SEM.
  • Giải pháp chuẩn bị mẫu: cắt, đúc, mài, đánh bóng, đánh bóng rung, phủ mẫu.

Chúng tôi không chỉ cung cấp thiết bị, mà còn:

  • Tư vấn cấu hình phù hợp từng bài toán ứng dụng.
  • Hỗ trợ lắp đặt, hiệu chỉnh, đào tạo vận hành và đọc kết quả.
  • Đồng hành trong các dự án R&D, tối ưu quy trình và phân tích lỗi.

Nếu anh/chị đang xây dựng hoặc nâng cấp phòng thí nghiệm vật liệu, cần một hệ thống vừa phục vụ QA/QC, vừa hỗ trợ R&D & Failure Analysis, hệ SEM TESCAN VEGA tích hợp EDS & EBSD Bruker là một lựa chọn đáng cân nhắc.

M Technology sẵn sàng tư vấn chi tiết, chia sẻ case study thực tế và đề xuất cấu hình tối ưu cho từng đơn vị.