Микроскопический анализ дисперсного состава порошков

 
 
 
 
 
 

В. Е. Филимонов  А. В. Мороз 

 
 
 
 

МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 

ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ 

 

Учебное пособие  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

Йошкар-Ола 

ПГТУ 
2020 
 

УДК 53:544.7(075.8) 
ББК 22.3:24.6я73 

Ф  53 
 

Рецензенты: 

председатель совета директоров ЗАО «МЕТМА», д-р техн. наук 
В. А. Довыденков; 

 

профессор кафедры «Проектирование и производство электронновычислительных средств» ФГБОУ ВО «ПГТУ», д-р техн. наук 
И. В. Рябов 

 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
Филимонов, В. Е. 
  
Микроскопический анализ дисперсного состава порошков: 

учебное пособие / В. Е. Филимонов, А. В. Мороз. – Йошкар-Ола: 
Поволжский государственный технологический университет, 
2020. – 76 с. 
ISBN 978-5-8158-2167-5 
 

Изложены теоретические сведения, касающиеся основ микроскопического 

анализа. Систематизирована информация о прикладных исследованиях в области микроскопического анализа дисперсного состава порошков. Отражены 
особенности работы большого инструментального микроскопа БМИ-1Ц. 
Даны рекомендации по исследованию дисперсного состава алюмооксидных 
порошков методом микроскопического анализа. 

Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 11.03.04 

«Электроника и наноэлектроника». Пособие также может быть полезно студентам других направлений подготовки, связанных с порошковой технологией. 

УДК 53:544.7(075.8) 

ББК 22.3:24.6я73 

 
ISBN 978-5-8158-2167-5 
 Филимонов В. Е., Мороз А. В., 2020 
 Поволжский государственный 
технологический университет, 2020 

Ф  53

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................... 4 

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 7 

ЧАСТЬ 1 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ 

МИКРОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 

ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ 

1.1. Методы определения дисперсного состава порошков ..................... 11 
1.2. Характеристики дисперсных материалов .......................................... 15 

1.3. Функции распределения частиц дисперсного материала и их графическое изображение .................................................................................... 19 

1.4. Расчет параметров распределения частиц по размерам ................... 21 
1.5. Принцип работы светового микроскопа ............................................ 26 

1.6. Методы наблюдения при оптической микроскопии ......................... 30 

1.7. Электронная микроскопия .................................................................. 34 
1.8. Подготовка проб порошков для микроскопии .................................. 39 

1.9. Рекомендации по измерению размеров частиц ................................. 41 

ЧАСТЬ 2 

ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 

ПО МИКРОСКОПИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ ДИСПЕРСНОГО 

СОСТАВА АЛЮМООКСИДНЫХ ПОРОШКОВ 

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ...................................... 47 
Устройство оптического микроскопа БМИ-1Ц  ....................................... 53 

Порядок выполнения лабораторных исследований ................................. 57 
Содержание и оформление отчета ............................................................. 60 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 66 
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ .................................................................... 67 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................................... 70 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Предлагаемое вниманию читателей учебное пособие предна
значено для подготовки бакалавров, обучающихся по направлению 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника». Настоящее издание может быть полезно и для студентов старших курсов, обучающихся по направлениям подготовки 11.03.03 – «Конструирование 
и технология электронных средств»; 12.03.04 – «Биотехнические 
системы и технологии»; 22.03.01 – «Материаловедение и технологии материалов»; 20.03.01 – «Техносферная безопасность» очной 
и заочной форм обучения, изучающих дисциплины, связанные с 
порошковой технологией. 

Важнейшей составляющей подготовки бакалавров по техниче
ским направлениям является практическая и научно-исследовательская работа. В настоящее время приоритетная задача обучения 
студентов заключается в значительном повышении качества этой 
работы, в формировании у них не только теоретических знаний, но 
и практических навыков, повышающих их компетенции.  

Поскольку сегодня бакалавр технического направления подго
товки – это специалист, не только владеющий современными технологиями, но и способный творчески применять их на практике, 
то актуальной задачей становится интегрирование этих технологий (и прежде всего микро- и нанотехнологий) в учебные курсы 
программы подготовки бакалавров. Это авторы и попытались реализовать в предлагаемом учебном пособии. 

Настоящее учебное издание охватывает вопросы микроскопи
ческого анализа дисперсного состава порошков, представляющие 
важную часть технологических процессов микро- и наноэлектроники. Без качественного освоения предлагаемого материала невозможно дальнейшее продвижение в практическом освоении данных 
технологических процессов. 

Отличительной особенностью настоящего учебного пособия 

является то, что в нем, кроме необходимых теоретических сведений, представлена подробная методика проведения и оформления 
содержания отчета по лабораторным исследованиям дисперсных 
составов металлооксидных порошков, применяемых в производстве металлокерамических корпусов микросхем, а также микроскопические фотографии полей большого инструментального 
микроскопа при данных исследованиях (они вынесены в приложения). Это, с одной стороны, помогает полнее представить общую 
картину и конечный результат исследований, а с другой – экономит время на оформление отчета и позволяет практически изучать 
теоретический материал, даже если студент не успел по каким-то 
причинам выполнить необходимые исследования на очных лабораторных занятиях. 

Учебное пособие включает два раздела, последовательно осве
щающих основные теоретические аспекты и методику и порядок 
практических исследований по микроскопическому анализу дисперсного состава порошков.  

Контрольные вопросы по всему курсу приведены в конце 

книги, что позволяет систематизировать информацию и повторять 
изученный материал в целом, без дробления его на мелкие фрагменты. Это очень важно в подготовке студентов, так как создает 
возможность целостного восприятия изучаемого материала, помогает удерживать в памяти и оперировать большим объемом информации, проявлять компетенции по тематике учебного пособия. 

Изучение литературы, приведенной в библиографическом 

списке, позволит студентам углубить и расширить свои знания в 
области микроскопического анализа, применяемого в микро- и 
нанотехнологии. 

Перед тем как приступить к практическому выполнению лабо
раторных исследований по микроскопическому анализу дисперсного состава порошков, следует обязательно изучить и соблюдать 
приведенные здесь правила по технике безопасности при выполнении лабораторных работ, что позволит избежать несчастных 
случаев, повысить качество работы и сэкономить время. 

Авторы выражают признательность председателю совета ди
ректоров ЗАО «МЕТМА», доктору технических наук В. А. Довыденкову и профессору кафедры «Проектирование и производство 
электронно-вычислительных средств» ФГБОУ ВО «ПГТУ», доктору технических наук И. В. Рябову за внимательное прочтение 
рукописи и ценные замечания, способствующие улучшению содержания учебного пособия. 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 
Порошкообразные материалы применяются во многих отрас
лях промышленности, в том числе в электронике и наноэлектронике. Многие свойства порошков в значительной степени зависят 
от дисперсности.  

Анализ дисперсного состава является обязательным методом 

контроля во всех технологических процессах, связанных с изготовлением и переработкой порошкообразных материалов. В связи 
с этим становится понятным большое значение анализа дисперсного состава порошков для науки, техники и технологии. 

В настоящее время существует несколько методов определения 

дисперсного состава измельчённых материалов: 

 ситовой анализ; 
 седиментационный анализ; 
 гидродинамические методы; 
 микроскопический анализ. 
В этом ряду микроскопический метод выгодно отличается тем, 

что позволяет определить не только геометрические размеры исследуемых объектов, но и увидеть особенности их формы, структуры и строения поверхности. Последнее обстоятельство весьма 
важно в тех случаях, когда порошки используются в дальнейшем 
для приготовления реакционноспособных гетерогенных смесей. 

Микроскопический метод позволяет измерять частицы разме
ром 0,3-100 мкм. Для определения размера частиц меньше 1 мкм 
применяют электронные микроскопы с более высокой разрешающей способностью, чем оптические. 

Недостатком микроскопического метода анализа является его 

чрезвычайная трудоёмкость. Достоверные результаты определе

ния размеров частиц микроскопическим методом могут быть получены только при замерах нескольких сотен частиц. Вследствие 
этого продолжительность микроскопического анализа может составлять несколько часов. Однако этот недостаток довольно легко 
устраняется с помощью современных компьютерных технологий.  

Применение компьютерной техники позволяет достаточно 

быстро определить не только средний размер частиц порошка, но 
и установить параметры закона распределения, наилучшим образом описывающего дисперсный состав порошкообразного материала.