Tutkimuskeskus VTT:n ensimmäinen plasma-FIB-tekniikkaan perustuva pyyhkäisyelektronimikroskooppi on saatu käyttökuntoon. Tuore miljoonaluokan investoinnin luvataan  edistävän merkittävästi suomalaista materiaalien tutkimusta esimerkiksi vety-, laiva- ja akkuteollisuudessa.

VTT:n Espoon toimipisteeseen sijoitettu Xe-ionileikkurilla (PFIB-SEM) varustettu Tescanin Amber X -pyyhkäisyelektronimikroskooppi on tärkeällä sijalla vetytalouden, laivateollisuuden ja akkuteollisuuden materiaaliselvityksissä. Lisäksi vastaavat laitteet Pohjoismaissa ovat laskettavissa yhden käden sormin, ja ne ovat harvinaisia myös maailmanlaajuisesti.

Miljoonaluokan laitteisto sisältää kaikki huippuluokan ominaisuudet, joista materiaalitutkija voi edellyttää. Perinteisiin FIB-SEM-laitteisiin verrattuna se tarjoaa erinomaiset mahdollisuudet menestyä materiaalien tutkimuksessa ja moninkertaistaa kehitystahdin.

”Uusi laitteisto mahdollistaa materiaalien salamannopean kolmiulotteiseen karakterisoinnin, mikä tukee esimerkiksi tietokoneavusteista materiaalisuunnittelua (ICME) ja automaattista itseohjautuvaa materiaalikehitystä (MAP)”, sanoo VTT:n erikoistutkija Supriya Nandy. Hänen mukaansa perinteisesti uusien materiaalien kehittäminen kestää kauan, mutta uusien kyvykkyyksien ansiosta voimme lyhentää noin kymmenesosaan sitä aikaa, joka kuluu suunnittelusta materiaalin tuloon markkinoille.

Uusi FIB-SEM on suunniteltu nanometrin tarkkuuteen yltäviin tutkimuksiin kaikentyyppisille materiaaleille, kuten keraameille, metalleille ja jopa pehmeille materiaaleille, kuten puulle ja paperille. Näytettä voidaan samaan aikaan sekä kuvata että testata.

”Laiva- ja ilmailuteollisuus voisivat hyötyä laitteistamme, jotta niiden materiaalit kestävät aina eri olosuhteissa. Toisenlainen esimerkki on nouseva vetytalous, joka vaatii pintamateriaalien huolellisia tutkimuksia ja analysointia. Myös akku- ja puolijohdeteollisuus voisivat olla hyvin kiinnostuneita”, sanoo tutkimustiimin vetäjä Janne Pakarinen VTT:ltä.

VTT käyttää uudenlaista pyyhkäisyelektronimikroskooppia materiaalivahinkojen selvittämisessä muun muassa kemian-, paperi- ja meriteollisuudessa. Näytteet voidaan skannata erittäin tarkasti, jolloin voidaan nähdä mahdolliset muodonmuutokset materiaaleissa. Uusi laitteisto toimii xenon-plasman avulla siinä missä perinteisemmät järjestelmät ovat perustuneet galliumin käyttöön. Gallium-pohjaisten laitteiden suurin laajuus on sata nanoampeeria (nA), kun taas xenon-plasmaa käyttävä laite kuvaa ionivirtoja, joiden laajuus on useita mikroampeereja (µA). Tämä ero on ratkaiseva ja tarjoaa huomattavasti paremmat mahdollisuudet tutkimustyölle.

Kuva: Tescan