磁性材料中磁化现象检测方案(扫描电镜)

应用分享|扫描电镜在磁性材料中的应用 磁性材料历史悠久，种类繁多，从不同角度可以将其分为许多类。目前，在技术上得到大量应用的磁性材料有两类：一类是由金属和合金所组成的金属磁性材料；另一类是由金属氧化物所组成的铁氧体磁性材料。这两类材料因为各有特点而拥有其广阔的应用领域，它们之间不能完全互相替代。通常，我们所提到的磁性材料大多数指强磁性物质，即铁磁性材料。铁磁性，是指物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。通俗来说，铁磁性是指一种材料具有自发性磁化现象的状态。过渡族金属(如铁)及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性。 上图一、二为一种铁磁性物质的扫描电镜图，图三、四为两种不同类型的的铁磁性材料的扫描电镜图。从图中可以看出不同铁氧体物质形状的不同，其中图二的形貌规则，分散均匀，图一是在图二的铁镍材料中参杂了铁氧体，以改善相关的性能，图中可明显看到不规则的大小颗粒。通过能谱分析，可成功判断出参杂的元素是何种成分，结果如下图。 O KalFe Kal Sr L&i 25pm Ni Kel 25um Zn La1，2 25pm 25pm 25pm 分布图总数谱图 元素 线类型 重量百分比 Wt% Sigma 原子百分比 O K 线系 19.30 0.21 46.15 Fe K线系 72.06 0.35 49.37 Ni K 线系 2.11 0.24 1.37 Sr L线系 4.82 0.20 2.11 Zn L线系 1.71 0.24 1.00 总量 100.00 100.00 下图是另一种铁氧体物质的能谱成分分析，可以判断出该物质中主要加入了稀土金属元素。 25um 谱图1 元素 线类型 重量百分比 Wt % Sigma 原子百分比 O K线系 16.69 0.26 46.22 Fe K线系 42.35 0.35 33.59 Y L线系 38.26 0.38 19.06 Sr L线系 0.90 0.25 0.45 Sn L线系 1.80 0.16 0.67 总量 100.00 100.00 除此之外，对于铁钴镍这类常见的磁性材料，也可以在扫描电镜中观测并做相应的分析。结果如下图： 电子7 EDS分层像6 Fe Kal Co Kal In Lal 分布图 10pm 10pm 扫描电镜的光源是高能电子束，而起到会聚电子束的是电磁透镜，因此电镜中充满着各种磁场，通常扫描电镜不建议进行磁性样品的测试，因为带磁性的样品会干扰扫描电镜的电子光学系统，在测试时造成图像扭曲甚至损坏电镜镜筒。但这并不绝对，在一定的条件下，磁性样品仍然可以在扫描电镜中观测。这点从本文中的实例也可以得到证明。 首先从物镜类型的选择上，我们可以选择外透镜物镜。即物镜磁场被封闭在物镜内部，样品置于物镜的外围，物镜磁场对样品产生的影响非常微弱。采用这类物镜模式，基本可以观测大部分磁性样品；其次，对磁性样品进行消磁后上机测试，并避免使用小工作距离；；再者，样品一定要固定牢固，特别是粉末样品，取样量要尽量少，固定好后，再用磁铁吸一下，以防止样品固定不牢而在测试时被吸附到极靴中。 以上图片均由 COXEMEM-30拍摄，样品来自安徽大学 磁性材料历史悠久,种类繁多,从不同角度可以将其分为许多类。目前,在技 术上得到大量应用的磁性材料有两类:一类是由金属和合金所组成的金属磁性材 料;另一类是由金属氧化物所组成的铁氧体磁性材料。这两类材料因为各有特点 而拥有其广阔的应用领域,它们之间不能完全互相替代。通常，我们所提到的磁 性材料大多数指强磁性物质，即铁磁性材料。铁磁性，是指物质中相邻原子或离 子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的 磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现 象。通俗来说，铁磁性是指一种材料具有自发性磁化现象的状态。过渡族金属（如 铁）及它们的合金和化合物所具有的磁性叫做铁磁性。