اصول و کاربردهای میکروسکوپ الکترونی روبشی
ویژگی های SEM
در مقایسه با میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی دارای ویژگی های زیر است:
(1) ساختار سطح نمونه را می توان به طور مستقیم مشاهده کرد و اندازه نمونه می تواند به اندازه 120 میلی متر × 80 میلی متر × 50 میلی متر باشد.
(2) فرآیند آماده سازی نمونه ساده است و نیازی به برش دادن به برش های نازک نیست.
(3) نمونه را می توان در یک فضای سه بعدی در محفظه نمونه ترجمه و چرخاند، بنابراین نمونه را می توان از زوایای مختلف مشاهده کرد.
(4) عمق میدان زیاد است و تصویر پر از سه بعدی است. عمق میدان میکروسکوپ الکترونی روبشی صدها برابر بزرگتر از میکروسکوپ نوری و دهها برابر بزرگتر از میکروسکوپ الکترونی عبوری است.
(5) دامنه بزرگنمایی تصویر گسترده است و وضوح نسبتاً بالا است. می توان آن را ده برابر تا صدها هزار بار بزرگ کرد و اساساً شامل محدوده بزرگنمایی از ذره بین، میکروسکوپ نوری تا میکروسکوپ الکترونی عبوری است. وضوح بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری تا 3 نانومتر است.
(6) آسیب و آلودگی نمونه توسط پرتو الکترونی نسبتاً کم است.
(7) در حین مشاهده مورفولوژی، سیگنال های دیگر از نمونه نیز می تواند برای تجزیه و تحلیل ریز جزء استفاده شود.
ساختار و اصل کار میکروسکوپ الکترونی روبشی
1. بشکه لنز
لوله لنز شامل تفنگ الکترونی، لنز خازنی، لنز شیئی و سیستم اسکن است. عملکرد آن تولید یک پرتو الکترونی بسیار نازک (در حدود چند نانومتر) است و باعث می شود پرتو الکترونی سطح نمونه را اسکن کند و همزمان سیگنال های مختلفی را تحریک کند.
2. سیستم جمع آوری و پردازش سیگنال الکترونیکی
در محفظه نمونه، پرتو الکترونی روبشی با نمونه برهمکنش می کند و سیگنال های مختلفی از جمله الکترون های ثانویه، الکترون های پس پراکنده، اشعه ایکس، الکترون های جذب شده، الکترون های اوگر و غیره تولید می کند که در میان سیگنال های فوق، مهمترین آنها الکترون های ثانویه هستند. که الکترونهای بیرونی اتمهای نمونه هستند که توسط الکترونهای فرودی برانگیخته میشوند که در ناحیهای از چند نانومتر تا دهها نانومتر زیر سطح نمونه تولید میشوند و سرعت تولید عمدتاً به مورفولوژی و ترکیب نمونهها بستگی دارد. به اصطلاح تصویر الکترون روبشی معمولاً به تصویر الکترون ثانویه اشاره دارد که مفیدترین سیگنال الکترونیکی برای مطالعه مورفولوژی سطح نمونه است. آشکارساز برای تشخیص الکترون های ثانویه (کاوشگر در شکل 15(2) یک سوسوزن است، هنگامی که الکترون ها به سوسوزن برخورد می کنند، 1 نور را در آن تولید می کند، این نور توسط راهنمای نور به لوله فتومولتیپلایر و سیگنال نوری منتقل می شود. یعنی به سیگنال جریان تبدیل می شود و سپس از طریق پیش تقویت و تقویت تصویری، سیگنال جریان به سیگنال ولتاژ تبدیل می شود و در نهایت به شبکه لوله تصویر ارسال می شود.
