تبلیغات
یک و یک برابر نیست - میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

یک و یک برابر نیست

وبلاگ یک دانشجوی متالورژی - ریخته گری

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM


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.


پرونده:Msm-sem-01.jpg

نمونه ای از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی با تجهیزات کامل


نخستین تلاش‌ها در توسعهٔ میکروسکوپ الکترونی روبشی به سال ۱۹۳۵ بازمی‌گردد که نول و همکارانش در آلمان پژوهش‌هایی در زمینهٔ پدیده‌های الکترونیک نوری انجام دادند. آرْدِن 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 .

 File:Snow crystals 2b.png

تصاویر بلور برفی به صورت رنگی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM


مشخصات نمونه ها :

 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 ۲۰سانتی‌متر 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.

کاربردها :

 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

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


File:Surface of a kidney stone.jpg

تصاویر یک سنگی معدنی سیلسیم با وضوح بالا


در میکروسکوپ الکترونی روبشی یک پرتو الکترونی به نمونه می تابدSEM اصولا برای مطالعه ساختار نمونه­های حجیم در سطح یا نزدیک به سطح استفاده می شوند. منبع الکترونی (تفنگ الکترونی) معمولا از نوع انتشار ترمیونیکی فیالان یا رشته تنگستنی است اما استفاده از منابع انتشار میدان FEG برای قدرت تفکیک بالاتر، افزایش یافته است. معمولا الکترون بینkeV 30-1 شتاب داده می شوند، سپس دو یا سه عدسی متمرکز کننده پرتو الکترونی را کوچک می کنند تا حدی که در موقع برخورد با نمونه قطر آن حدودا بین 10-2 نانومتر است.

 

فهرست منابع مورد استفاده در این متن :


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

نوشته شده در تاریخ جمعه 10 بهمن 1393 توسط ََAdmin