Mikroskopie und Materialanalyse
Beginnen wir zunächst mit der Mikroskopie. Es ist durchaus interessant zu beobachten, wie sich eine Paste verstreichen lässt und wann sie auf dem Glasträger de facto auf- und abreißt. Man sieht, dass die Paste nur durchschnittlich gut haftet, was auch an ihrer Zusammensetzung liegen mag. Die verwendete Matrix aus Polysiloxanen, also Silikon, ist sehr homogen, aber nicht sonderlich flexibel und fließend, was natürlich auch an ihrer Konsistenz liegt. Sie ist alles andere als viskos, aber auch nicht so flüssig, wie z.B. eine Arctic MX-6. Ich halte diesen Kompromiss für durchaus gut gelungen, aber man braucht auch Skills für ein dünnes Verstreichen.
Schauen wir nun, was drin ist, bzw. was nicht. Ich schrieb ja Eingangs über die Gründe, warum ich die Alphacool Apex als Referenzpaste nutze und im täglichen Alltag fast ausschließlich verwende. Der Anteil an gut wärmeleitendem Korund (Al2O3) ist relativ hoch und wir finden kein günstiges Zinkoxid (ZnO). Ich finde das Verwenden von solch unterschiedlichen Phasen in einer Wärmeleitpaste für meine Zwecke als eher ungünstig, vor allem was die Langzeithaltbarkeit betrifft. Ja, man wird durch die noch kleineren Zinkplättchen die Lücken zwischen den Korund-Kügelchen besser füllen können und damit auch für den Moment wärmeleitender, aber bei einer reinen Silikonbasis sehe ich das eher mit gemischten Gefühlen.
Ideal wären dann Phasen-Wechsel-Pads wie das Honeywell PCM 7950, wo solche Fehler in der Matrix eher selten auftreten, da das verwendete Polymer deutlich stabiler ist. Ich bin aber bei flüssigen Pasten, die sehr gut performen und mit so einer Basis aus Korund und ZnO arbeiten, immer sehr skeptisch. Genau deshalb ist die geheimnisvolle “Gaming Paste A” auch nicht meine Referenz geworden. Aber auch dieses Geheimnis wird bald gelüftet. Kohlenstoff in höheren Mengen habe ich nicht gefunden, was auf weniger aufwendig designte Seitenketten des Silikons in der Matrix schließen lässt. Mit etwas Geschick bekommt man sogar Konsistenzen bis zu Knetgummi hin.
Testequipment für die Materialtests, Genauigkeit und Testvorbereitung
Die Materialprüfung und Vermessung der Pasten und Pads übernimmt mein Keyence VHX 7000 samt EA-300. Damit sind sowohl exakte Messungen als auch recht genaue Massenermittlungen der chemischen Elemente möglich. Doch wie funktioniert das eigentlich? Die von mir für den Artikel genutzte Laser-induzierte Breakdown-Spektroskopie (LIBS) ist eine Art Atomemissions-Spektroskopie, bei der ein gepulster Laser auf eine Probe gerichtet wird, um einen kleinen Teil davon zu verdampfen und so ein Plasma zu erzeugen.
Die emittierte Strahlung aus diesem Plasma wird dann analysiert, um die Elementzusammensetzung der Probe zu bestimmen. LIBS hat viele Vorteile gegenüber anderen analytischen Techniken. Da nur eine winzige Menge der Probe für die Analyse benötigt wird, ist der Schaden an der Probe minimal. Der richtige Schaden entsteht im heutigen Artikel vorher durch meine eher groben Schneid- und Trennwerkzeuge. Diese noch recht neue Laser-Technik erfordert im Allgemeinen keine spezielle Vorbereitung der Proben für die Materialanalyse. Sogar Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase können direkt analysiert werden.
LIBS kann mehrere Elemente gleichzeitig in einer Probe detektieren und kann für eine Vielzahl von Proben verwendet werden, einschließlich biologischer, metallischer, mineralischer und anderer Materialien. Und man erhält eine wirkliche Echtzeit-Analyse, was enorm Zeit spart. Da LIBS im Allgemeinen keine Verbrauchsmaterialien oder gefährlichen Reagenzien benötigt, ist es auch eine relativ sichere Technik, die zudem kein Vakuum wie beim REM + EDX benötigt. Wie bei jeder Analysetechnik gibt es auch bei LIBS natürlich gewisse Einschränkungen und Herausforderungen, aber in vielen meiner Anwendungen, insbesondere wenn Geschwindigkeit, Vielseitigkeit und minimalinvasive Probenentnahme von Vorteil sind, bietet es deutliche Vorteile.
Ich möchte zunächst darauf hinweisen, dass die Ergebnisse der Anteile in den Übersichten und Tabellen absichtlich auf volle Prozent (wt%, also Gewichtsprozent) gerundet wurden, da es oft genug vorkommt, dass sogar innerhalb des vermutlich gleichen Materials Produktionsschwankungen vorkommen können. Untersuchungen im Promillebereich sind zwar nett, aber heute nicht zielführend, wenn es um eine sichere Auswertung und nicht um Spurenelemente geht. Allerdings beginnt jeder Tag im Labor mit der gleichen Prozedur, denn wenn ich anfange, arbeite ich zuvor eine Checkliste ab, die ich mir erstellt habe. Das dauert jedes Mal bis zu 30 Minuten, wobei ich ja eh auf das Erwärmen des Lasers und die richtige Raumtemperatur warten muss.
- Mechanische Kalibrierung des X/Y Tisches und der Kameraausrichtung (z.B. fürs Stitchen)
- Weißabgleich der Kamera für alle genutzten Beleuchtungskörper
- Ausrichtung von LIBS-Optik und Normalobjektiv prüfen, Ausrichtung des Lasers zur eigenen Optik kalibrieren (x300)
- Standard-Samples der zu messenden Materialien probetesten und ggf. Kurve korrigieren (siehe Bild oben)
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