Сканувальний електронний мікроскоп

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Скануючий електронний мікроскоп

Скануючий електронний мікроскоп (англ. Scanning Electron Microscope, SEM) — науковий прилад, що дозволяє одержувати зображення поверхні зразка з великою роздільною здатністю (менше мікрометра). Зображення, одержані за допомогою растрового електронного мікроскопа, є тривимірними і зручними для вивчення структури сканованої поверхні. Ряд додаткових методів (EDX, WDX- методи), дозволяє отримувати інформацію про хімічний склад приповерхневих шарів.

Принцип роботи[ред.ред. код]

Досліджуваний зразок в умовах промислового вакууму сканується сфокусованим електронним пучком середніх енергій. Залежно від механізму реєстрації сигналу розрізняють декілька режимів роботи скануючого електронного мікроскопа: режим відбитих електронів, режим вторинних електронів, режим катодолюмінесценції і т. д. Розроблені методики дозволяють досліджувати не тільки властивості поверхні зразка, але також візуалізувати і отримувати інформацію про властивості підповерхневих структур, які розташовані на глибині декілька мікрон від сканованої поверхні.

Режими роботи[ред.ред. код]

Детектування вторинних електронів[ред.ред. код]

Випроміненням яке формує картинку поверхні зразка у більшості моделей приладів є саме вторинні електрони, що потрапляють до детектора типу Еверхарта-Торнлі, де і формується первинне зображення, яке після програмно-процесорної обробки потрапляє на екран монітора. Як і у трансмісійних електронних мікроскопах для фотографування, раніше, використовували плівку. Фотокамерою знімали зображення на чорно-білому екрані електронно-променевої трубки високої чіткості. Зараз, сформована картинка просто відображається у інтерфейсному вікні керуючої мікроскопом комп'ютерної програми і після фокусування оператором може бути збережена на жорсткий диск комп'ютера. Зображення, що формується за допомогою скануючих мікроскопів відзначається високою контрастністю і глибиною. В деяких моделях сучасних приладів, завдяки застосуванню технології multibeam і використання спеціального програмного забезпечення, можливо отримати 3D зображення поверхні досліджуваного об'єкту. Наприклад, такі мікроскопи виготовляє японська фірма JEOL.

Детектування відбитих електронів[ред.ред. код]

Роздільна здатність[ред.ред. код]

Просторова роздільна здатність скануючого електронного мікроскопа залежить від поперечного розміру електронного пучка, який у свою чергу залежить від характеристик електронно-оптичної системи, що фокусує пучок. Роздільна здатність також обмежена розміром області взаємодії електронного зонда із зразком, тобто від матеріалу мішені. Розмір електронного зонда і розмір області взаємодії зонда із зразком набагато більші відстані між атомами мішені, таким чином, роздільна здатність скануючого електронного мікроскопа не є достатньо великою, щоб відображати атомарні масштаби, як це можливо, наприклад, в електронному мікроскопі, що працює за принципом просвічування. Проте, скануючий електронний мікроскоп має свої переваги, включаючи здатність візуалізувати порівняно велику область зразка, здатність досліджувати масивні мішені (а не тільки тонкі плівки), а також різноманітність аналітичних методів, що дозволяють досліджувати фундаментальні характеристики матеріалу мішені. Залежно від конкретного приладу і параметрів експерименту, можна досягнути значення роздільної здатності від десятків до одиниць нанометрів.

Застосування[ред.ред. код]

Скануючі мікроскопи застосовуються в першу чергу як дослідницький інструмент у фізиці, матеріалознавстві, електроніці, біології. В основному для отримання зображення досліджуваного зразка, яке може сильно змінюватись залежно від типу детектора, який використовується. Ці відмінності одержаних зображень дозволяють робити висновки про фізичні властивості поверхні, проводити дослідження рельєфу поверхні. Електронний мікроскоп практично єдиний прилад, який може дати зображення поверхні сучасної мікросхеми або проміжної стадії процесу фотолітографії.

Зображення пилку
Структура фериту і пластинчастого перліту в сталі
Бактерія Micrococcus luteus


Посилання[ред.ред. код]