اصل و ساختار میکروسکوپ الکترونی روبشی

اصل و ساختار میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی روبشی، نام کامل میکروسکوپ الکترونی روبشی، انگلیسی میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) است، یک ابزار نوری الکترونیکی است که برای مشاهده ساختار سطحی اجسام استفاده می شود.

1. اصل میکروسکوپ الکترونی روبشی

ساخت میکروسکوپ های الکترونی روبشی بر اساس برهمکنش الکترون ها با ماده است. هنگامی که پرتوی از الکترون‌های انسانی با انرژی بالا سطح یک ماده را بمباران می‌کند، ناحیه تحریک الکترون‌های ثانویه، الکترون‌های اوگر، پرتوهای X مشخصه و پرتوهای ایکس پیوسته، الکترون‌های پراکنده پس‌انداز، الکترون‌های عبوری و تابش الکترومغناطیسی در مرئی و فرابنفش تولید می‌کند. ، و مناطق مادون قرمز. . در همان زمان، جفت الکترون-حفره، ارتعاشات شبکه (فونون ها) و نوسانات الکترون (پلاسمون) نیز می توانند تولید شوند. به عنوان مثال، مجموعه ای از الکترون های ثانویه و الکترون های پراکنده عقب می توانند اطلاعاتی را در مورد مورفولوژی میکروسکوپی ماده به دست آورند. مجموعه ای از اشعه ایکس می تواند اطلاعاتی در مورد ترکیب شیمیایی مواد بدست آورد. میکروسکوپ های الکترونی روبشی با اسکن یک نمونه با یک پرتو الکترونی بسیار ظریف کار می کنند و الکترون های ثانویه را بر روی سطح نمونه برانگیخته می کنند. الکترون‌های مرتبه اول توسط آشکارساز جمع‌آوری می‌شوند، توسط سوسوزن در آنجا به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌شوند و سپس توسط لوله‌ها و تقویت‌کننده‌های فتو ضرب‌کننده به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند که شدت پرتو الکترونی روی صفحه فسفر را کنترل می‌کنند و تصویر اسکن شده را نمایش می‌دهند. در هماهنگی با پرتو الکترونی تصاویر، تصاویر سه بعدی هستند که ساختار سطحی نمونه را منعکس می کنند.

2. ساختار میکروسکوپ الکترونی روبشی

(1) بشکه لنز

لوله عدسی شامل تفنگ الکترونی، عدسی کندانسور، لنز شیئی و سیستم اسکن است. نقش آن تولید یک پرتو الکترونی بسیار ریز (حدود چند نانومتر) است که همزمان با تحریک سیگنال‌های مختلف، سطح نمونه را اسکن می‌کند.

(2) سیستم اکتساب و پردازش سیگنال الکترونیکی

در محفظه نمونه، پرتو الکترونی روبشی با نمونه برهمکنش می‌کند و سیگنال‌های مختلفی از جمله الکترون‌های ثانویه، الکترون‌های پراکنده، اشعه ایکس، الکترون‌های جذب‌شده، الکترون‌های روسی (Auger) و غیره را تولید می‌کند. در میان سیگنال‌های فوق، مهمترین آنها الکترون‌های ثانویه هستند که الکترون‌های بیرونی هستند که توسط الکترون‌های فرودی در اتم‌های نمونه برانگیخته می‌شوند و در ناحیه‌ای از چند نانومتر تا ده‌ها نانومتر زیر سطح نمونه تولید می‌شوند. نرخ تولید عمدتاً توسط مورفولوژی و ترکیب نمونه تعیین می شود. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی معمولاً به تصویر الکترونی ثانویه اشاره دارد که مفیدترین سیگنال الکترونیکی برای مطالعه توپوگرافی سطح نمونه است. پروب آشکارساز که الکترون های ثانویه را تشخیص می دهد، سوسوزن است. هنگامی که الکترون ها به سوسوزن برخورد می کنند، نور در سوسوزن ایجاد می شود. این نور از طریق لوله نور به لوله فتومولتیپلایر منتقل می شود، که سیگنال نور را به سیگنال جریان تبدیل می کند، سپس از طریق Preamplification عبور داده می شود و تقویت ویدئو، سیگنال جریان را به سیگنال ولتاژ تبدیل می کند، که در نهایت به شبکه شبکه ارسال می شود. لوله تصویر

(3) نمایش سیگنال الکترونیکی و سیستم ضبط

تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بر روی یک لوله پرتوی کاتدی (لوله تصویری) نمایش داده می شود و توسط دوربین ضبط می شود. دو نوع لوله تصویر وجود دارد، یکی برای مشاهده استفاده می شود و وضوح کمتری دارد و یک لوله پس از نور طولانی است. دیگری برای ضبط عکاسی استفاده می شود و وضوح بالاتری دارد و یک لوله پس نور کوتاه است.

(4) سیستم خلاء و سیستم منبع تغذیه

سیستم خلاء میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک پمپ مکانیکی و یک پمپ انتشار روغن تشکیل شده است. سیستم منبع تغذیه توان ویژه مورد نیاز هر قطعه را فراهم می کند.

3. هدف از میکروسکوپ الکترونی روبشی

اساسی ترین عملکرد میکروسکوپ های الکترونی روبشی مشاهده سطوح نمونه های جامد مختلف با وضوح بالا است. تصاویر با عمق میدان زیاد از ویژگی های مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی هستند، مانند: زیست شناسی، گیاه شناسی، زمین شناسی، متالورژی و ... مشاهدات می توانند سطوح نمونه، سطوح بریده شده یا مقطع باشند. متالورژها از دیدن مستقیم سطوح بکر یا فرسوده خوشحال می شوند. سطوح اکسید، رشد کریستال یا نقص های خوردگی را به راحتی مطالعه کنید. از یک طرف، می‌تواند ساختار ظریف کاغذ، منسوجات، چوب طبیعی یا فرآوری شده را مستقیم‌تر بررسی کند و زیست‌شناسان می‌توانند از آن برای مطالعه ساختار نمونه‌های کوچک و شکننده استفاده کنند. به عنوان مثال: ذرات گرده، دیاتوم ها و حشرات. از طرف دیگر می تواند تصاویر سه بعدی متناسب با سطح نمونه بگیرد. میکروسکوپ الکترونی روبشی طیف وسیعی از کاربردها در مطالعه مواد جامد دارد و با سایر ابزارها قابل مقایسه است. برای توصیف کامل مواد جامد، میکروسکوپ الکترونی روبشی.