Ionileikkuri on näytteenkäsittelylaite, jolla voidaan muodostaa korkealaatuisia poikkileikkauspintoja kiinteille materiaaleille. Ionisuihkuun perustuva menetelmä ei aiheuta mekaanista jännitystä näytteeseen, minkä vuoksi näytteen rakenne pysyy ehjänä hauraissakin materiaaleissa. Laitteen toinen käyttötarkoitus on ns. pintasyövytysmenetelmä, jonka avulla mekaanisesti hiottu pinta voidaan viimeistellä ionisuihkulla vastaamaan esimerkiksi EBSD mittausten vaatimaa laatutasoa.
Poikkileikkaukset
Menetelmässä käytetään hyväksi Argon-ionisuihkua, jonka avulla materiaalia voidaan poistaa näytteestä atomitasolla törmäyttämällä ionit vauhdikkaasti näytteen pintaan, minkä vaikutuksesta näytteestä irtoaa atomeja (sputterointi). Titaaninen maskilevy ohjaa suihkua ja suojaa samalla näytettä. Näytteen maksimidimensiot ovat 10 mm x 10 mm x 4 mm (pituus/leveys/paksuus) ja itse poikkileikkausalueen eli ionisuihkun leveys on noin 1 mm.
- Erittäin korkealaatuinen poikkileikkauspinta
- Säilyttää näytemateriaalin sisäisen rakenteen (onkalot, huokoset, reiät ym.)
- Sopii erinomaisesti materiaaleille, joita on hankala hioa/kiillottaa mekaanisesti
- Soveltuu hyvin ohuiden kerrosrakenteiden kuvantamiseen -> rajapinnat erottuvat eikä kerrokset levity toistensa päälle
- Soveltuu yksityiskohtien tutkimiseen
Soveltuvat näytemateriaalit
- Paperi, pahvi, puu jne.
- Metallit
- Elektroniikka
- Keraamit
- Muovit ja polymeerit
- Jauheet ja partikkelimaiset näytteet
- Komposiitit ja seokset
- Erilaiset pinnoitteet ja kerrosrakenteet
- Huokoiset materiaalit
- Kovat materiaalit (timantti, karbidit jne.)
Kartonkipinnoitteen poikkileike
Esimerkissä on poikkileikattu kartonkinäyte, minkä pinnoitekerros on haljennut taivutuskokeessa. Ionisuihkulla poikkileikattu näyte paljastaa tarkasti yksityiskohtia paperipinnoitteen rakenteesta sekä halkeamakohdasta. Näytteen todellinen rakenne pysyy ehjänä, koska näytettä ei tarvitse valaa epoksiin eikä mekaanista rasitusta käytetä.
Ylemmässä kuvassa valokuva taivutuskohdalta ja alemmassa SEM-kuva pinnoitteen halkeamakohdasta. Pinnoitteesta voidaan helposti erottaa useampi kerros.
Kovametallinäytteen preparointi EBSD-mittauksiin
EBSD eli Electron BackScatter Diffraction on erinomainen ja tehokas menetelmä metallinäytteiden analysointiin, mutta se vaatii erityisen hyvin preparoidun näytteen. Koska menetelmä on hyvin pintaherkkä, on näytteen pinta käsiteltävä huolellisesti. Tähän ei välttämättä riitä perinteiset mekaaniset menetelmät, vaan hyvien tulosten saamiseksi pinta on viimeisteltävä pintasyövyttämällä. Ionipommituksen avulla mekaanisen rasituksen jättämät pintaviat poistetaan.
Kuvissa on esimerkki ennen (yläkuva) ja jälkeen (alakuva) pintasyövytystä. Kuvat on valomikroskoopilla otettu wolframikarbidinäytteestä, jota on käsitelty mekaanisesti 3 mikronin timanttihionnan sekä kolloidisen silika -hionnan avulla ennen pintasyövytystä.
