SEMに対応した小型引張・押込ステージのについて解説。全固体電池や半導体など研究開発や品質管理など広く活用されています。
SEMに対応した小型引張・押込ステージ
SEMについて
SEMは、正式には走査型電子顕微鏡のことで、電子ビームを試料表面に照射して、
その表面の微細な構造や形状を高倍率で観察できる顕微鏡です。
ナノメートル（nm）単位の微細構造まで観察できるため、工学、材料、半導体、
医療、バイオなど幅広い分野で活用されています。
SEMと引張・押込ステージを組み合わせて試験について
SEMの真空チャンバー内に引張・押込ステージを搭載し、試料片に引張荷重もしくは押込荷重加えることができます。
例えば、金属の結晶粒の破断までの挙動、全固体電池のクラックの発生の様子などIn-situで観察することができます。
システム構成
左の図は、SEM内に引張・押込ステージを設置する時のシステム構成になります。
SEMの標準ステージの代わりに、引張・押込ステージを取り付けます。
フィードスルー経由でステージのコントローラーと接続し、制御用パソコンから試料片に対する引張もしくは押込荷重の制御をすることができます。
SEM対応の要件
SEM環境で引張・押込ステージを使用する場合、以下の条件を満たす必要があります。
- 小型であること
- 限られたスペースの真空チャンバー内に格納できる小型である必要があります。
- SEMステージ上に搭載可能な1kg程度と軽量である必要があります。
- 真空対応であること
- 引張・押込ステージで使用するモーター、ケーブル等が真空環境に対応している必要があります。また、電磁シールドでステージからの電磁波をSEMの測定に影響を
- 真空環境の気密性の確保
- 機密性を保ちながら接続するための、フィードスルーなど接続部品に対応している必要があります。
三弘の小型引張・押込ステージ ISLシリーズの特長
株式会社三弘の引張荷重と押込荷重に対応した小型ステージ 「ISLシリーズ」は、SEMと組み合わせて試験において、各社SEMへの柔軟な対応、日本語対応のソフトウェアでご好評いただいております。
主要国内SEMメーカーとの導入実績あり。
フィードスルーに対応し、モーターは電磁シールドでカバーされており、SEM環境下でも安定動作。
日本語対応のソフトウェアは、スムーズな操作が可能。試験条件の設定、一連の動作を迷うことなくご使用することができます。
アタッチメント交換方式により、引張試験 および 押込試験 の両方に対応。
一定速度、一定荷重、さらには複雑な繰返し試験まで、お客様が必要とする試験条件を自由に設定し、実行できます。
ステージサイズ、引張距離など、お客様の多様な試験内容に合わせて、最適な仕様に設計変更が可能です。
事例の紹介
次世代電池として注目される全固体電池は、液系電池に比べて安全性やエネルギー密度に優れる一方で、固体電解質と電極界面の接触や機械的安定性が大きな課題です。
これらの課題を解決し、全固体電池の性能と信頼性を確証するため、SEM（走査型電子顕微鏡）下での押込試験が有効な評価手法として活用されています。
具体的には、引張試験でバインダーや固体電解質の密着度合を観察・評価し、押込試験で電池内部の微小なクラック発生を確認します。
アルミニウムや鋼などの金属材料に引張荷重を加えることで、金属疲労の原因を結晶レベルで解析します。
結晶粒の破断による粒内破壊の様子や、結晶粒の大きさが影響するすべりの違いなどを詳細に観察し、材料の信頼性向上に貢献します。
| 分野 | 応用例 |
|---|---|
| 金属材料 | 結晶粒の微細化、破断挙動の観察引っ張る |
| 半導体 | 薄膜の機械的安定性評価 |
| 生体材料 | 骨・歯などの局所硬さ評価 |
| ポリマー | フレキシブル材料の耐久性試験 |
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小型卓上試験機 EZ Test : https://www.an.shimadzu.co.jp/products/materials-testing/uni-ttm/ez-test/index.html
オートグラフ AGS-V : https://www.an.shimadzu.co.jp/products/materials-testing/uni-ttm/autograph-ags-v-series/index.html
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