Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Растерни (сканиращи) електронни микроскопи

<== предишна статия | следващата статия ==>

Растерният (сканиращ) електронен микроскоп (SEM, SEM) е устройство, което позволява да се получат изображения на повърхността на пробата с висока резолюция (няколко нанометра). Редица допълнителни методи позволяват получаване на информация за химичния състав на повърхностните слоеве.

Принципът на действие на SEM

Един тънък електронен лъч се генерира от електронна пушка , която играе ролята на източник на електрони, комбинирани с електронни лещи , които играят същата роля по отношение на електронния лъч като фотонни лещи в оптичния микроскоп към светлинния поток. Намотките, разположени в съответствие с две взаимно перпендикулярни посоки (х, у), перпендикулярни на посоката на гредата (z) и контролирани от синхронизирани токове, позволяват да се сканира сондата като сканиране на електронен лъч в електроннолъчева тръба на телевизор. Електронните лещи (обикновено сферични магнитни) и намотките отклонение образуват система, наречена електронна колона . В съвременните СЕМ изображения се записват изключително в цифрова форма.

Фиг. 3. 14 Външен вид и устройство на растерния електронен микроскоп

Основата на сканиращия електронен микроскоп е електронна пушка и електронна колона, чиято функция е да формира рязко фокусирана електронна сонда със средна енергия (10-50 keV) на повърхността на пробата. Устройството е оборудвано с вакуумна система (в съвременните модели на микроскопите е желателен висок вакуум, но не е необходим). Също така във всеки SEM има етап, който ви позволява да преместите извадката в поне три посоки. Когато сондата взаимодейства с обект, възникват няколко вида радиация, всяка от които може да се преобразува в електрически сигнал. В зависимост от механизма за записване на сигнала има няколко режима на работа на сканиращия електронен микроскоп: вторичен електронен режим, отразен електронен режим, катодолуминесцентен режим и др.

СЕМ са оборудвани с детектори, които позволяват да се избере и анализира произведеното лъчение при взаимодействието и частиците, които променят енергията в резултат на взаимодействието на електронната сонда с пробата. Разработените техники ни позволяват да изследваме не само повърхностните свойства на пробата, но и да визуализираме информация за свойствата на подземните структури.

Основните типове сигнали, които се генерират и откриват по време на работа на SEM:

· Вторични електрони (режим HE или терен)

· Отразени електрони (режим OE или фазов контраст)

· Електроните, преминаващи през пробата (използвани за изследване на органични обекти)

· Дифракция на отразените електрони (DOE)

· Загуба на ток в пробата (PE или абсорбиращ електронен детектор)

· Ток, преминат през пробата (ТЕ или минал електронен детектор)

· Характерни рентгенови лъчи (рентгенов микроанализ)

· ACA (вълнов дисперсионен анализ)

• Светлинен сигнал (катодолуминесценция).

Всички възможни типове детектори, инсталирани на едно устройство, са изключително редки.

Детекторите на вторичните електрони са първите и традиционно инсталирани на всички детектори на СЕМ. В този режим резолюцията на SEM е максимална. Разделителната способност на вторичните електронни детектори в съвременните устройства е вече достатъчна за наблюдение на субнанометровите обекти. Поради много тесния електронен лъч, SEM има много голяма дълбочина на полето (0.6-0.8 mm), което е с два порядъка по-високо от това на оптичния микроскоп и позволява да се получат ясни микрографски изображения с характерен триизмерен ефект за обекти с комплексен релеф. Това свойство на SEM е изключително полезно за разбиране на повърхностната структура на една проба.

Вторични електрони. В резултат на взаимодействието с атомите на пробата, електроните на първичния лъч могат да прехвърлят част от енергията си на електрони от зоната на проводимост, т.е. слабо свързана с атоми. В резултат на това взаимодействие може да настъпи отделяне на електрони и йонизация на атомите. Такива електрони се наричат ​​вторични. Тези електрони обикновено имат малко енергия (около 50 eV). Всеки електрон в първичния лъч има достатъчно енергия, за да произведе няколко вторични електрона.

Тъй като енергията на вторичните електрони е малка, техният добив е възможен само от повърхностните слоеве на материала (по-малко от 10 nm). Поради малката кинетична енергия, тези електрони лесно се отклоняват от малка потенциална разлика. Това позволява значително да се подобри ефективността на детекторите и да се получат висококачествени изображения с добро съотношение сигнал / шум и резолюция от около 4 nm с диаметър на лъча от 3 nm.

Като се има предвид, че вторичните електрони се генерират от повърхностни слоеве, те са много чувствителни към състоянието на повърхността. Минималните промени влияят върху количеството събрани електрони. Така, този тип електрон носи информация за релефа на пробата.

Отразените електрони (OE) са електроните на лъча, отразени от пробата чрез еластично разсейване. OE често се използват в аналитичния SEM заедно с анализа на характеристичните рентгенови спектри. Тъй като интензитетът на OE сигнала е пряко свързан със средния атомен номер (Z) на осветената област на пробата, OE образите носят информация за разпределението на различни елементи в извадката.

Рентгеновите лъчи се генерират, когато електронният лъч удари електрони от вътрешните обвивки на елементите на пробата, причинявайки електрона от по-високо енергийно ниво да достигне до по-ниско ниво на енергия с едновременно излъчване на рентгенов квант. Откриването на рентгеновия спектър ви позволява да идентифицирате състава и да измерите броя на елементите в пробата.

Предимства на SEM:

• изображение на значителна дълбочина на полето (обем);

• големи обекти;

• простота на електронната оптична система;

• голям диапазон на увеличение: от 3 пъти до 150 000 пъти.

Размерът на електронната сонда и размерът на областта на взаимодействие на сондата с пробата е много по-голяма от разстоянието между целевите атоми. По този начин, разделителната способност на сканиращия електронен микроскоп не е толкова голяма, че да показва атомните скали, колкото е възможно, например в трансмисионния електронен микроскоп . Въпреки това, сканиращият електронен микроскоп има своите предимства, включително способността да се визуализира сравнително голяма площ на пробата, способността да се изследват масивни цели (и не само тънки слоеве), както и разнообразни аналитични методи за измерване на основните характеристики на целевия материал. В зависимост от конкретния инструмент и параметрите на експеримента може да се получи резолюция от десетки до единица нанометри.

Сканиращите микроскопи се използват предимно като изследователски инструмент във физиката, електрониката, биологията.

Фиг. 3.15 Микрофотография на цветен прашец и интерфейс между оксидните (тъмните полета) и металните (светлинните полета) компоненти

Получаването на изображение на изследваната проба може да варира значително в зависимост от вида на използвания детектор. Тези различия ни позволяват да заключим за физиката на повърхността, за да проведем изследване на морфологията на повърхността. Електронният микроскоп е практически единственото устройство, което може да осигури изображение на повърхността на съвременна микросхема или междинен етап на фотолитографски процес.

Новата технология на сканиращата микроскопия използва хелиеви атоми вместо електрони.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Използване на сканиращ SQUID микроскоп

Проектиране и работа на сканиращ тунелен микроскоп

Принципи на конструиране и особености на функционирането на измервателни уреди, базирани на използването на свързани колебания в системи с две степени на свобода

Физическите основи на оже-спектроскопията и неутронната дифракция

Методи за измерване, използващи сензори на конзолна основа

Устройство и принцип на действие на биологичен неврон

Старк ефект

Понятия за екситон, поляритон, плазмон

Ядрен гама-резонанс

Използване на свойствата на корпускуларните частици в устройства за получаване на първична измервателна информация

Теория на хаоса

Методи за измерване с използване на резонансно взаимодействие на електромагнитното поле с веществото

Класификации на рецепторите

Понятията за нискотемпературна и високотемпературна свръхпроводимост

Връщане към съдържанието: Съвременни фундаментални и приложни изследвания в приборостроенето

Видян: 12803

11.45.9.53 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .