میکروسکوپ الکترونی روبشی

یک میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس‌برداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۱۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی در حد ۳ تا ۱۰۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد.

محتویات

۱ تاریخچه
۲ نمونه‌ها
۳ برخی از کاربردها
۴ محدودیت
۵ نحوهٔ کار
۶ جستارهای وابسته
۷ پانویس
۸ منابع
۹ نگارخانه

تاریخچه [ویرایش]

نخستین تلاش‌ها در توسعهٔ میکروسکوپ الکترونی روبشی به سال ۱۹۳۵ بازمی‌گردد که نول^*[۱] و همکارانش در آلمان پژوهش‌هایی در زمینهٔ پدیده‌های الکترونیک نوری انجام دادند. آرْدِن ^*[۲] در سال ۱۹۳۸ با اضافه کردن پیچه‌های جاروب‌کننده به یک میکروسکوپ الکترونی عبوری توانست میکروسکوپ الکترونی عبوری-روبشی بسازد.

استفاده از میکروسکوپ SEM برای مطالعهٔ نمونه‌های ضخیم اولین بار توسط زوُرِکین^*[۳] و همکارانش در سال ۱۹۴۲ در ایالات متحده گزارش شد. قدرت تفکیک میکروسکوپ‌های اولیه در حدود ۵۰ نانومتر بود. میکروسکوپ الکترونی روبشی بر اساس نحوه تولید باریکه الکترونی در آن به دو نوع Field Emission و Thermoionic Emission تقسیم بندی می‌شود که نوع Fe-SEM دارای بزرگنمایی و حد تفکیک بسیار بالاتری بوده و تصاویری با بزرگنمایی 700 هزار برابر را با آن می توان به دست آورد .

نمونه‌ها [ویرایش]

یک بلور برف رنگی شده که به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی عکس برداری شده‌است.

شکل

هر جامد یا مایعی که فشار بخاری کمتر از ‎۱۰^-۳ تور داشته باشد.

اندازه

محدودیت اندازه توسط طراحی میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین می‌شود. معمولاً نمونه‌هایی با اندازهٔ ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر را می‌توان در میکروسکوپ قرار داد.

آماده‌سازی

تکنیک‌های پولیش و اچ متالوگرافی استاندارد برای مواد هادی الکتریسیته کافی هستند. مواد غیرهادی معمولاً با لایهٔ نازکی از کربن، طلا یا آلیاژهای طلا پوشش داده می‌شوند.

برخی از کاربردها [ویرایش]

بررسی نمونه‌های آماده شده برای متالوگرافی در بزرگنمایی بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری.
بررسی مقاطع شکست و سطوحی که اچ عمیق شده‌اند و مستلزم عمق میدان بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری هستند.
ارزیابی گرادیان ترکیب شیمیایی روی سطح نمونه‌ها در فاصله‌ای به کوچکی ۱ میکرومتر

محدودیت [ویرایش]

کیفیت تصویر سطوح تخت نظیر نمونه‌هایی که پولیش و اچ متالوگرافی شده‌اند، معمولاً در بزرگنمایی کمتر از ۳۰۰ تا ۴۰۰ برابر به خوبی میکروسکوپ نوری نیست.

نحوهٔ کار [ویرایش]

در ميکروسکوپ الکتروني روبشي يک پرتو الکتروني به نمونه مي تابد. SEM اصولا براي مطالعه ساختار نمونههاي حجيم در سطح يا نزديک به سطح استفاده مي شوند. منبع الکتروني (تفنگ الکتروني) معمولا از نوع انتشار ترميونيکي فيالان يا رشته تنگستني است اما استفاده از منابع انتشار ميدان (FEG) براي قدرت تفکيک بالاتر، افزايش يافته است. معمولا الکترون بينkeV 30-1 شتاب داده مي شوند، سپس دو يا سه عدسي متمرکز کننده پرتو الکتروني را کوچک مي کنند تا حدي که در موقع برخورد با نمونه قطر آن حدودا بين 10-2 نانومتر است.