میکروسکوپ الکترونی روبشی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
یک میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس‌برداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۵۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی کمتر از ۱ تا ۲۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد.

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 تقسیم‌بندی می‌شود که نوع Fe-SEM دارای بزرگنمایی و حد تفکیک بسیار بالاتری بوده و تصاویری با بزرگنمایی ۷۰۰ هزار برابر را با آن می‌توان 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 میکروسکوپ الکترونی روبشی یک پرتو الکترونی به نمونه می‌تابد. SEM اصولاً برای مطالعهٔ ساختار نمونه‌های حجیم در سطح یا نزدیک به سطح استفاده می‌شود. منبع الکترونی (تفنگ الکترونی) معمولاً از نوع انتشار ترمیونیکی فیالان یا رشتهٔ تنگستنی است، اما استفاده از منابع انتشار میدان (FEG) برای قدرت تفکیک بالاتر افزایش یافته‌است. معمولاً الکترون بین ۱ تا ۳۰ keV شتاب داده می‌شوند؛ سپس دو یا سه عدسی متمرکزکننده پرتو الکترونی را کوچک می‌کنند تا حدی که در هنگام برخورد با نمونه، قطر آن حدوداً بین ۲ تا ۱۰ نانومتر است.

جستارهای وابسته[ویرایش]

پانویس[ویرایش]

  1. ^ Knoll
  2. ^ Ardenne
  3. ^ Зворыкин

منابع[ویرایش]

  • Gabriel, B.L. , SEM: A User's Manual for Material Science, ASM, ۱۹۸۵.
  • Reimer, L. , Scanning Electron Microscopy, Springer-Verlag, ۱۹۹۸.

نگارخانه[ویرایش]