电子光学显微镜在大直径厚壁钢管腐蚀失效分析中的应用

2020-06-06 11:57:45

自20世纪30年代第一台商用电子显微镜于1934年投入使用以来，一系列电子光学显微镜分析技术和设备不断得到改进和发展。它们主要是：透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)、离子探针(SIMS)、俄AES等表面显微分析仪器。它们的出现和发展极大地推动了许多学科的发展，包括大直径厚壁钢管的材料科学，同时也为材料的失效分析，包括腐蚀失效分析增加了有力的武器。目前，电子光学显微镜分析技术已经形成了一门独立的分支学科。下面将简要介绍腐蚀失效分析中常用的一些电子光学显微镜分析方法，以及它们的基本原理和实际应用。
透射电子显微镜技术
透射电子显微镜(TEM)是一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器，它利用具有偏光片矩的电子束作为照明光源，利用电磁透镜进行聚焦和成像。它由电子光学系统(镜筒)、电源和控制系统(组件)组成。包括电子枪高压电源、镜头电源、控制电路电源等。)和真空系统。镜筒是显微镜的放大成像部件，其光路原理与透射光学显微镜非常相似。图8-7是透射电子显微镜和透射光学显微镜的示意图。
电子光源系统
它由两部分组成：316不锈钢管照明和成像。前者由灯丝、栅极和阳极组成，形成三能级电子。灯丝被施加负高压，栅极电压略高于灯丝电压，以控制灯丝发射的电子。此外，增加一级或二级聚光器，进一步聚集电子束，提高大直径厚壁钢管的电子密度，从而提高亮度。
照明部分由电子和聚光器组成。它的作用是将阴极发射的电子束交叉点上的所有能量以最小的损失转移到样品上，这有助于提高电子束密度和会聚发散的电子。
成像部分由物镜、中间镜和投影镜组成。中间透镜是可变放大率的弱透镜，用于控制总放大率，而物镜和投影透镜是具有放大率的透镜，它们一起形成总放大率。在照明和成像部分之间有一个样品室，其主要功能是通过样品台运送样品。为了满足电子衍射条件，样品应该能够倾斜或旋转并安装除平移以外的其他附件。
显示和记录系统
放大的电子束照射到观察室的荧光屏上显示图像。316L不锈钢无缝管一张底片被放在屏幕下面。当屏幕升起时，底片可以曝光来记录图像。虽然两者之间有一定的距离，但由于焦深较大，它们仍然可以聚焦。
真空系统
因此，为了保证电子束与大直径厚壁钢管样品相互作用，整个镜体必须处于真空状态。真空度要求高于0.133322帕(即10-4毫微克)。
供电系统
电源由两部分组成：一部分是电子的高压部分，现在大部分使用高频高压电路；二是镜头的低压稳流部分。为了保证仪器的性能，两者的稳定性都小于10-1。
除了上述系统，现代电子显微镜还包括计算机、部件分析、自动控制和其他部件。
电子显微镜的特点是高分辨率和高放大倍数。因此，在光学显微镜下不能清楚区分的组织可以在电子显微镜下清楚地看到。另外，电子显微镜的景深很长，这对于观察大直径厚壁钢管的断裂非常有利。电子显微镜还可以进行选区电子衍射，结合合金ph值的形貌观察和结构分析