Aufnahme eines (entmagnetisierten) NdFeB-Dauermagneten; Kerr-Aufnahme einer Nd2Fe14B-Probe
Energiematerialien

Imaging von Mikrostrukturen, Defekten und magnetischen Domänen

In Dauermagneten

Die weltweite Entwicklung hin zu Elektrofahrzeugen schreitet ungebremst voran – bis 2030 werden weltweit 250 Millionen Elektrofahrzeuge auf den Straßen erwartet. Angetrieben wird diese Entwicklung durch die Verbrauchernachfrage, die sich aus steigenden Gaspreisen ergibt, sowie den Maßnahmen der Länder, mit denen die Kohlenstoffemissionen bis 2050 auf Netto‑Null (Net‑Zero) gesenkt werden sollen.

Die Elektrofahrzeugtechnologie hängt von der Verfügbarkeit leistungsstarker Dauermagnete für Sensoren und Motoren ab. Gleichzeitig führt die starke Nachfrage nach Rohstoffen zu einer verstärkten Suche nach alternativen Magnetwerkstoffen. Die Entwicklung neuer, leistungsfähigerer oder kostengünstigerer Magnete kann die Akzeptanz und Verbreitung von Elektrofahrzeugen beschleunigen.  

Magnetwerkstoffe analysieren – eine Herausforderung

Die Eigenschaften und das Verhalten von Magneten wird wie bei allen anderen Materialien auch durch die Mikrostruktur bestimmt. Das heißt, die Leistung des Magnetwerkstoffs in Motoren oder Sensoren für Elektrofahrzeuge hängt von der chemischen und strukturellen Umgebung und dem Typ und Vorhandensein möglicher Defekte ab.

Forscher müssen herausfinden, wie die Leistung eines Magnets mit seiner Struktur zusammenhängt, um Magnetwerkstoffe vor dem Hintergrund der steigenden Nachfrage zu verbessern. Die Rekonstruktion und Kontrolle dieser Umgebungen ist jedoch extrem schwierig. Das Abbilden von Magnetwerkstoffen mit Elektronenmikroskopen gestaltet sich ebenfalls problematisch, da das Magnetfeld den Elektronenstrahl direkt beeinflusst und zu Bildverzerrungen führt.

Leistungsstarke Licht- und Elektronenmikroskope für die Analyse von Magneten

ZEISS Licht- und Elektronenmikroskope ermöglichen Aufnahmen der Mikrostrukturen, Defekte und magnetischen Domänenstrukturen in Dauermagneten. Verzerrungsfreies Imaging mit Gemini-Optik ermöglicht die erfolgreiche elektronenmikroskopische Abbildung von (entmagnetisierten) Magnetwerkstoffen und kann wichtige Aufschlüsse über mikrostrukturelle Details geben. Die Kerr-Mikroskopie bietet optische Mikroskoplösungen, mit denen die magnetische Domänenverteilung untersucht werden kann, um Erkenntnisse über die Strukturen zu gewinnen, die die Magnetfelder erzeugen. 

Nächste Schritte

ZEISS bietet ein vollständiges Portfolio an Licht- und Elektronenmikroskopen für die Analyse von Magnetwerkstoffen. Entdecken Sie, wie Sie Ihre Forschung vorantreiben, um Magnettechnologien der Zukunft zu entwickeln.

Anwendungsbilder

  • Bruchfläche eines (entmagnetisierten) NdFeB-Dauermagnets, wie er üblicherweise in NEV-Motoren verwendet wird

    Bruchfläche eines (entmagnetisierten) NdFeB-Dauermagnets, wie er üblicherweise in NEV-Motoren verwendet wird. Die Probe wurde bei 3 kV und mit einem Arbeitsabstand von 7 mm aufgenommen; GeminiSEM. Die drei unterschiedlichen Kontraste wurden mit dem äußeren, mittleren bzw. inneren Ring des aBSD-Detektors (von links nach recht) erzielt.

  • Der Workflow von ZEISS ZEN Connect, veranschaulicht anhand einer Probe eines Dauermagneten.

    Der Workflow von ZEISS ZEN Connect, veranschaulicht anhand einer Probe eines Dauermagneten. Lichtmikroskopische Bilder aus mehreren Systemen und elektronenmikroskopische Bilder in unterschiedlichen Auflösungen und Längenskalierungen werden zur Anzeige und Untersuchung koregistriert.

  • Kerr-Bild einer Nd2Fe14B-Schmelzprobe bei 200‑facher Vergrößerung im Axio Imager.Z2m

    Kerr-Bild einer Nd2Fe14B-Schmelzprobe bei 200‑facher Vergrößerung im Axio Imager.Z2m in linear polarisiertem Licht mit typischen, z. T. komplexen Domänenmuster (Abschlussdomänen: türkis; Streifendomänen: dunkelblau).

  • Kerr-Bild einer Nd2Fe14B-Abschlussdomäne bei 1000‑facher Vergrößerung im Axio Imager.Z2m

    Kerr-Bild einer Nd2Fe14B-Abschlussdomäne bei 1000‑facher Vergrößerung im Axio Imager.Z2m in linear polarisiertem Licht. Das Domänenmuster in der Bildmitte ist typisch für eine geringere Korndicke (z. B. Pore direkt unterhalb der Schliffoberfläche).


Diesen Artikel teilen

Downloads

  • Lichtmikroskopische Analyse der intrinsischen Eigenschaften hartmagnetischer Phasen aus der Domänenstruktur

    2 MB
  • ZEISS FE-SEMs

    How the Imaging of Magnetic Samples Benefit from Gemini Optics

    2 MB