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BEX探测器

Unity

突破元素分析的边界

Unity 是一款开创性的探测器,旨在加速元素分析,并为扫描电子显微镜(SEM)开辟新的应用领域。作为全球首款背散射电子与 x-ray(BEX)探测器,它能够以前所未有的速度提供强大且集成的元素分析信息。

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几分钟内完成大面积样品元素成像

分析敏感样品

痕量元素检测与定量分析

空间分辨率小于10 nm

Unity

我们的奖项

BEX技术已被广泛公认为近年来最具影响力的显微镜技术创新之一,并荣获了2024年《Microscopy Today》创新奖和2025年IOP商业创新奖等权威奖项。

为什么选择 Unity?

Unity 的创新设计将背散射电子和 x-ray 传感器集成于同一探测器模块中,并将其布置在极靴正下方,从而在最大限度收集信号的同时,消除了未抛光样品造成的遮挡效应。

Unity BEX/EDS系统运用能量色散光谱(EDS)技术的最新成果,包括超高速电子学和先进的谱图处理算法,为扫描电子显微镜(SEM)中的元素分析树立了新标准。凭借比传统系统高出100倍的灵敏度和速度,Unity能够在标准的SEM成像条件下,对敏感样品、粗糙表面以及微量元素(>0.1 wt%)进行分析。

Unity 是扫描电子显微镜(SEM)领域首款集背散射电子与 x-ray(BEX)检测功能于一体的探测器,旨在克服传统EDS和 SEM 成像的若干固有局限。 尽管 EDS 是 SEM 中元素分析的标准技术,但它面临两大主要挑战:x-ray 强度信号低——约为电子强度的千分之一——以及硅漂移探测器 (SDD) 与样品距离较远,从而降低了灵敏度。 此外,EDS 探测器的出射角通常较低(约 30 度),这会在粗糙样品上产生遮挡效应,进一步限制了其有效性。

Unity 通过在极靴正下方直接集成背散射电子(BSE)和 x-ray 传感器,将传感器置于距样品极近的位置,从而克服了这些局限性。这一突破性进展显著提升了 x-ray 灵敏度,并为 SEM 用户开辟了一系列新的应用可能。BSE 传感器的加入同样至关重要,因为 BSE 信号对于生成清晰、精细的图像以及提供互补的 Z-原子序数衬度信息具有关键作用。

这项先进技术实现了实时元素成像,彻底革新了 SEM 成像流程。Unity 将 x-ray 检测的灵敏度和速度均提升了至少 10 倍,从而实现更快、更精确的元素分析。 Unity 与Ultim Max Infinity EDS 探测器完美协同工作,在 SEM 领域提供最佳的元素分析性能,在速度、灵敏度和定量精度方面表现卓越。它通过克服传统障碍,例如能够检测来自孔洞、粗糙表面以及需要低电子剂量的极敏感材料的信号,从而为新应用开辟了道路。通过解决这些挑战,Unity 为 SEM 成像树立了新标准,并拓展了先进材料分析的可能性。

释放全新的分析能力

电子显微镜分析经常饱受争议,因为它只能研究样品中很小的区域,仅代表整个样品中极其有限的一部分。
Unity BEX 探测器能够轻松突破这一限制。

凭借其创新设计——将两个X射线探测器布置在非常靠近样品的位置——Unity BEX 探测器能够将分析速度提升至少一个数量级。

此外,在同一次扫描过程中,可以同步获取:二次电子(SE)数据、背散射电子(BSE)数据、BEX 数据、EDS 数据,从而进一步加快分析效率。

因此,即使是整个样品(例如直径为 12 mm的圆形样品台),也能够在 30分钟以内完成分析。

图注:30分钟内对直径12毫米样品台上面的粉末样品进行自动高分辨率分析——432个观测区域,20kV,2nA

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对于生物样本等易损样品,通常无法在 SEM 中进行元素分析。Unity BEX 探测器有效克服了这一限制。Unity BEX 探测器的高灵敏度及其与可变压力模式的兼容性,意味着可以通过降低电子束剂量并在低压模式下工作,对非导电性和敏感样品进行分析。此外,这还能最大限度地减少对样品制备的需求,从而避免对样品原始信息造成改变。

图注:低真空模式下的BEX图与高真空模式下的SE图像对比——未涂层的海生生物样品。20kV,1nA,50Pa,采集时间15秒。

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High vacuum SE image
Low vacuum, low dose BEX map

无需使用透射电子显微镜(TEM)即可实现超高的空间分辨率元素成像,而TEM通常伴随着样品制备复杂和样品尺寸受限等挑战。

通过将 Unity BEX 探测器与高分辨率 FEG-SEM 结合使用,得益于该探测器的高灵敏度和高出射角,可实现超高清分辨率(<10nm)。

图注:Fe-Ni合金中晶界析出物的BEX图,12kV,2分钟。

钢晶界中铬析出物的高分辨率SEM(BEX)能谱(EDS)图。

Unity BEX 探测器将检测能力推向了远超传统 EDS 系统水平的全新高度。凭借其能够对低至 0.1%(质量分数)的微量元素进行成像的能力,Unity BEX开辟了接近EPMA 分析需求的应用领域,例如对钢材中的偏析现象进行成像和定量分析。

EDS
BEX

图注:利用Unity BEX探测器绘制钢中0.1wt%镍偏析分布图。

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位于样品上方的Unity BEX双x-ray传感器克服了复杂样品表面形态带来的挑战,例如通常因遮挡而无法产生信号的深凹槽。这一突破使得此前在扫描电子显微镜(SEM)中无法分析的样品得以被分析,从而能够轻松、准确地研究未经抛光的块状材料、形状复杂的样品,以及经聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)制备的凹槽。

图注: 利用聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)制备的半导体样品中GaN/ALGaN层结构的Unity BEX图,电压12kV,工作距离8.5mm。

利用聚焦离子束-扫描电子显微镜(FIB-SEM)制备的半导体样品中GaN/ALGaN层结构的Unity BEX EDS图,

Unity BEX探测器配备了两个定制形状的高性能背散射电子(BSE)传感器。其定制形状确保了信号采集效率最大化。该探测器可在低kV条件下工作,最低可达1kV,从而提升表面灵敏度,减少样品更换次数,并最大限度地降低对易损材料的损伤。

图示:使用制图模式获取的大面积 7×8 拼接视场图像。上方插图显示为 50% 缩放比例,便于清晰辨别不同像素格子的边界。下方插图显示为 100% 缩放比例,像素尺寸为 10 纳米,可清晰观察到线粒体内的膜结构以及小囊泡(尺寸范围为 15-30 纳米)。样本由伦敦国王学院提供。

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低kv SEM Unity BEX BSE大面积图像,清晰显示了细胞边界、线粒体内的膜结构以及微小囊泡

快速、轻松的导航

现在,可以对样品表面的大面积区域进行导航和扫描,以寻找感兴趣的特征。随着您移动视图,您将实时看到全彩图像,显示构成样品的化学元素。由于这些细节可立即显示,某些检测可在短短几分钟内完成,而其他检测则可迅速转入对更多特征的考察,或无缝切换至其他技术(如 EDS、WDS 或 EBSD)进行更详细的分析。

BEX技术提供的导航速度使Unity能够从根本上彻底改变常规显微镜工作流程。正因如此,测试表明Unity可将显微镜的工作效率提升高达100倍。

制图学

Unity成像技术还能对整个样品进行精确、高分辨率的化学成像。过去可能需要数小时甚至通宵运行才能完成的工作,现在只需几分钟即可完成。

您下方(左侧)所见的样品图谱,展示的是置于 12 毫米铝基座上的完整样品。Unity 仅用 30 分钟便获取了该图谱。 您可以使用放大功能,查看所获得的极高分辨率。若采用传统方法,获取此类图像大约需要10小时,不仅需要设置设备,还会延误分析进度。而使用Unity,这只需您去喝杯咖啡的时间即可完成。随后,数据可供离线处理,显微镜也能腾出用于采集下一个样本。

下图(右侧)展示的是使用Unity分析的海底锰结核。该结核尺寸约为26×22毫米。请使用缩放功能,亲眼见证该图中实现的整个样本的高分辨率效果。 图中各区域均以374倍放大,共1288个区域构成了这张图。得益于Unity极高的通量,该图仅用3小时26分钟便完成采集。

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Unity BEX探测器能够对钢材和合金等材料进行精确的元素分析,有助于深入理解微观结构与性能之间的关联。凭借高检测限和小于10纳米的空间分辨率,该探测器在微量元素成像以及沉淀物等细微特征的分析方面表现卓越。由于其安装在扫描电子显微镜(SEM)极靴下方,因此可避免在粗糙样品(如断裂表面)上产生遮挡,使其成为推动材料科学研究与创新的重要工具。

Unity BEX探测器是半导体计量学和失效分析领域的关键工具,能够快速提供器件、晶圆及封装结构与元素分布的详细信息。该探测器将背散射电子(BSE)对比度与能谱(EDS)映射相结合,仅需一次扫描即可定位目标区域并分析化学成分。凭借比传统EDS高10倍的立体角优势,它能实现更快的成像速度、更纯净的数据以及更优异的信噪比(SNR),在复杂形貌的分析中表现尤为出色。 Unity 简化了失效分析工作流程,减少了对耗时较长的透射电子显微镜(TEM)分析的依赖。

Unity 探测器通过在数分钟内实现快速、灵敏的矿物相表征分析,革新了地质微分析领域。借助 AZtecLive 软件中的自动 BEX 映射和 PhaseMap 算法,它能在不到一小时内完成整张地质薄片的分析。该探测器安装在 SEM 极靴下方,其高出射角设计有效克服了遮挡效应,从而能够对粗糙、未经抛光的样品进行分析。此外,Unity 还支持低真空模式,可轻松处理高电荷积累样品。

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