اصول و کاربردهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
ویژگی های میکروسکوپ الکترونی روبشی
در مقایسه با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی دارای ویژگی های زیر است:
(i) قادر به مشاهده مستقیم ساختار سطح نمونه است و اندازه نمونه می تواند به اندازه 120mm x 80mm x 50mm باشد.
(ii) فرآیند آماده سازی نمونه ساده است، بدون نیاز به برش به برش های نازک.
(iii) نمونه را می توان در سه درجه فضا در محفظه نمونه ترجمه و چرخاند تا نمونه را از زوایای مختلف مشاهده کرد.
(IV) عمق میدان زیاد است و تصویر از نظر سه بعدی غنی است. عمق میدان SEM صدها برابر بزرگتر از میکروسکوپ نوری و دهها برابر بزرگتر از میکروسکوپ الکترونی عبوری است.
(E) محدوده بزرگنمایی تصویر گسترده است، وضوح نیز نسبتا بالا است. می توان آن را ده ها بار تا صدها هزار بار بزرگ کرد، اساساً از ذره بین، میکروسکوپ نوری تا محدوده بزرگنمایی میکروسکوپ الکترونی عبوری را شامل می شود. وضوح بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری، تا 3 نانومتر.
(vi) آسیب و آلودگی نمونه توسط پرتو الکترونی کم است.
(vii) در حین مشاهده مورفولوژی، سیگنال های دیگر ساطع شده از نمونه می تواند برای تجزیه و تحلیل ترکیبی ریز منطقه ای استفاده شود.
ساختار و اصل کار میکروسکوپ الکترونی روبشی
(الف) ساختار 1. بشکه
لوله شامل تفنگ الکترونی، آینه کندانسور، عدسی شیئی و سیستم اسکن است. نقش آن تولید یک پرتو الکترونی بسیار ریز (قطر حدود چند نانومتر) و ایجاد پرتو الکترونی در اسکن سطح نمونه، در عین تحریک انواع سیگنالها است.
سیستم جمع آوری و پردازش سیگنال الکترون
در محفظه نمونه، پرتو الکترونی روبشی با نمونه تعامل میکند و سیگنالهای مختلفی از جمله الکترونهای ثانویه، الکترونهای پس پراکنده، اشعه ایکس، الکترونهای جذب شده، الکترونهای اوگر و غیره را تولید میکند. در سیگنالهای فوق، مهمترین آنها الکترونهای ثانویه هستند که الکترونهای بیرونی اتمهای نمونه هستند که توسط الکترونهای فرودی برانگیخته میشوند و در ناحیهای از چند تا دهها نانومتر زیر سطح نمونه تولید میشوند و تولید آن. نرخ عمدتاً به مورفولوژی و ترکیب نمونه بستگی دارد. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی معمولاً به عنوان تصویر الکترونی ثانویه نامیده می شود که مفیدترین سیگنال الکترونی برای مطالعه مورفولوژی سطح نمونه است. تشخیص آشکارساز الکترون های ثانویه (شکل 15 (2) پروب یک سوسوزن است، زمانی که الکترون ها به سوسوزن برخورد می کنند، 1 که در آن نور تولید می شود، این نور توسط لوله نور به لوله فتومولتیپلایر منتقل می شود، سیگنال نوری که به سیگنال جریان تبدیل می شود و سپس توسط پیش تقویت کننده و تقویت کننده تصویر، سیگنال جریان به سیگنال ولتاژ تبدیل می شود و در نهایت به دروازه لوله تصویر ارسال می شود.
