شود[45-47] .

3-3 ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)

اساس ميکروسکوپ الکتروني روبشي مبتني بر روبش تناوبي سطح توسط باريکه کانوني شده اي است که به کمک راستري1 مشابه آن چه در تلويزيون به کار مي رود منحرف مي شود. تصوير بايد روي صفحه اي با پس تاب طولاني نمايش داده شود. اگر ميکروسکوپ براي مد عبور ساخته شده باشد، اين مزيت را دارد که نمونه آزمون بسيار کمتر از باريکه مورد ميکروسکوپ عبوري کلاسيک از باريکه تأثير مي پذيرد. هر چند ممکن است اين ميکروسکوپ عمدتاً براي تشکيل تصوير از سطح نمونه آزمون ساخته شود. طرحي از اين ميکروسکوپ در شکل (3-9) نشان داده شده است.

شکل (3-9) طرحي از ميکروسکوپ الکتروني روبشي

باريکه از الکترونهاي خروجي از يک تفنگ الکتروني توسط سه عدسي الکتروني EL کانوني مي شود. بين عدسي هاي دوم و سوم، باريکه به وسيله سيستم پيچه هاي منحرف کننده متناوباً منحرف مي شود، در نتيجه باريکه الکتروني سطح مورد بررسي را جاروب مي کند. وقتي باريکه با سطح برخورد کند، الکترونهاي ثانويه گسيل مي شوند که به وسيله يک ميدان الکتريکي به سمت جمع کننده k کشيده مي شوند. در هر لحظه شدت جرياني که توسط جمع کننده ثبت مي شود، با خواص گسيلي ناحيه اي که در برخورد درگير شده، تعيين مي شود. بسته به ولتاژ هاي اعمال شده، همه الکترونهاي ثانويه يا فقط الکترونهايي که به طور کشسان باز تابيده اند را مي توان جمع کرد. سيگنال توسط تکثير کننده الکترونها تقويت مي شود و يک تقويت کننده ديگر به طور سري به آن متصل است. اين سيگنال روشنايي کله راروي صفحه لامپ پرتوکاتدي که راستري اش با راستري ميکروسکوپ همزمان شده تعيين مي کند.
1. raster
روي صفحه لامپ، تصويري از سطح نمونه آزمون تشکيل مي شود که اساساً متناظر با توزيع ضريب گسيل ثانويه و شکل هندسي سطح است، که به نوبه ي خود شکل ميدان الکتريکي نزديک سطح را تغيير مي دهد. کنتراست، توسط عامل هاي فيزيکي ايجاد مي شود، که اساساً متفاوت از عامل هايي است که در ميکروسکوپ الکتروني عبور توليد کنتراست مي کند. توان تفکيک دستگاه اولاً با اين واقعيت که قطر باريکه الکتروني روبشگر را نمي توان به طور دلخواه کم کرد، و همچنين با اين واقعيت که الکترونهاي ثانويه هميشه در ناحيه معين و مشخص حول جايگاه برخورد توليد مي شوند، محدود مي شود.
براي دستيابي به کنتراست، لازم است که تعداد کافي از الکترونهاي اوليه به نمونه آزمون برخورد کنند تا اينکه اختلاف هاي واقعي در گسيل ثانويه توسط افت و خيزهاي آماري جريان پوشيده نشوند. بنابراين هرچه چگالي جريان باريکه بيشتر باشد و زمان بررسي (يعني زماني که در خلال آن باريکه روي لکه معيني کانوني مي شود) طولاني تر شود، جزئيات بيشتري را مي توان مشاهده کرد. بنابراين محدوديت توان تفکيک، در حدود A°100 و کمتر از توان تفکيک ميکروسکوپ عبوري است. اما بر خلاف ميکروسکوپ عبوري داراي عمق کانوني بسيار بزرگتري است. اين ويژگي در بررسي مدار هاي يک پارچه و در زمينه هاي ديگر مثلاً زيست شناسي، مهم است. بزرگنمايي اين ميکروسکوپ را مي توان در گستره بزرگي تغيير داد (يعني، از 20 تا 50000)، در حالي که باريکه الکتروني نمونه آزمون را به طور بسيار جزئي متأثر مي سازد. در سال هاي اخير ميکروسکوپ روبشي بسيار مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر مد گسيلي اغلب در SEM مد رسانش نيز به کار مي رود. سيگنال هايي که در اين مد استفاده مي شوند، جريان ها يا ولتاژ هاي القاشده در نمونه آزمون به وسيله بمباران باريکه الکتروني هستند.
اصولاً سه نوع سيگنال در اين حالت مورد استفاده قرار مي گيرد که در شکل(3-10) نمايش داده شده اند.

شکل (3-10) سه نوع سيگنال در مد رسانايي SEM : (الف) جريان نشتي اندازه گيري مي شود. (ب) جريان ناشي از اثرهاي الکترون ولتايي اندازه گيري مي شود. (ج) هدف داراي باياس خارجي است و جريان ناشي از رسانايي القاشده الکتروني اندازه گيري مي شود
در حالت (الف) جريان نشتي باريکه اوليه IP که از طريق نمونه آزمون به زمين مي رود، تقويت و به شکل سيگنال ويدئو آشکار مي شود يا به روشي ديگر ثبت مي شود. در حالت (ب) اگر نمونه آزمون اثر هاي الکترون ولتايي از خودنشان دهد، که نيروي محرکه الکتريکي توليد مي کنند و جريان ها را در مدار خارجي به حرکت در مي آورند، جريان هاي تجمع باري در نبود هر چشمه ولتاژ خارجي تشکيل سيگنالي را مي دهند. در حالت (ج) باياس خارجي اعمال مي شود و ممکن است تغييرات جريان تجمع باري را که ناشي از رسانايي القايي باريکه الکتروني است، به دست آورد. در اين حالت سيگنال مشاهده شده نه تنها به اثر القا شده به وسيله باريکه الکتروني در نمونه آزمون بستگي دارد، بلکه با پارامتر هاي مدار آشکار سازي نيز بستگي دارد. عموماً مقاومت نمونه آزمون به صورت ساده اهمي نيست، بلکه ظرفيت قابل ملاحظه اي دارد، اتصال ها ممکن است هميشه اهمي نباشند، و اغلب ثابت زماني کل مدار ناچيز نيست. همه اين شرايط را بايد در تفسير نتيجه هاي اين نوع SEM، که غالباً براي بررسي نيم رسانا ها مناسب است، در نظر بگيريم.

نمونه هايي از کاربرد SEM :
1- بررسي نمونه هاي متالوگرافي، در بزرگنمايي بسيار بيشتر از ميکروسکوپ نوري
2- شناسايي مشخصات شيميايي اجزاي به کوچکي چند ميکرون روي سطح نمونه ها، براي مثال فازهاي رسوبي
3- ارزيابي گراديان ترکيب شيميايي روي سطح نمونه ها در فاصله اي به کوچکي 1?_m
4-بررسي قطعات نيمه هادي براي آناليز شکست، کنترل عملکرد و تأييد طراحي نمونه ها. [48]

3-4 ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM)

ميکروسکوپ الکتروني عبوري يکي از ابزار هاي مورد استفاده در فناوري ها و علوم مختلف از جمله نانو فناوري مي باشد. اساس کار آن شبيه ميکروسکوپ نوري است اما در آن به جاي پرتو هاي نور از پرتو هاي الکترون استفاده مي شود. با اين نوع ميکروسکوپ مي توان اتم ها را مشاهده نمود، چراکه وضوحي در حدود 2/0 نانومتر دارد. استفاده از اين ميکروسکوپ و آماده کردن نمونه براي مطالعه توسط اين ميکروسکوپ، نيازمند توانايي و دانش در زمينه استفاده از اين ابزار مي باشد.

3-4-1 ميکروسکوپ الکتروني عبوري

اساس عملکرد ميکروسکوپ الکتروني عبوري1 که به اختصار به آن TEM گويند. مشابه ميکروسکوپ هاي نوري است با اين تفاوت که به جاي پرتو نور در آن از پرتو الکترون استفاده مي شود. آنچه که مي توان با کمک ميکروسکوپ نوري مشاهده کرد بسيار محدود است در حالي که با استفاده از الکترونها به جاي نور، اين محدوديت از بين مي رود. وضوح تصويري در TEM هزار برابر بيشتر از يک ميکروسکوپ نوري است.
با استفاده از TEM مي توان جسمي به اندازه چند آنستگرم ( ?10?^(-10) متر ) را مشاهده کرد. براي مثال مي توانيد اجزاي موجود در يک سلول يا مواد مختلف در ابعادي نزديک به اتم را مشاهده کرد. براي بزرگنمايي، TEM ابزار مناسبي است که هم در تحقيقات پزشکي، زيست شناسي و هم از تحقيقات مرتبط با مواد قابل استفاده است.
در واقع TEM نوعي پروژکتور نمايش اسلايد در مقياس نانواست که در آن پرتوي از الکترونها از تصوير عبور داده مي شود. الکترونهايي که از جسم عبور مي کنند به پرده فسفر سانس برخورد کرده سبب ايجاد تصوير از جسم برروي پرده مي شوند. قسمت هاي تاريک تر بيانگر اين امر هستند که الکترونهاي کمتري از اين قسمت جسم عبور کرده اند (اين بخش از نمونه چگالي بيشتري دارد. ) و نواحي روشن تر مکان هايي هستند الکترون بيشتري از آنها عبور کرده است(بخش هاي کم چگالي تر).
وضوح اين ميکروسکوپ 2/0 نانومتر است که در

متن کامل در سایت sabzfile.com

دیدگاهتان را بنویسید