Scanning Electron Microscope

Παρουσίαση με θέμα: "Scanning Electron Microscope"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Scanning Electron Microscope
Ηλεκτρονιακό Μικροσκόπιο Σάρωσης Scanning Electron Microscope Quanta FEI Company

2 Οι Max Knoll και Ernst Ruska κατασκευάζουν το πρώτο ηλεκτρονιακό μικροσκόπιο διαπερατότητας (TEM)

3 Ηλεκτρονιακά Μικροσκόπια
Ηλεκτρονιακό Μικροσκόπιο Σάρωσης Scanning Electron Microscope Ηλεκτρονιακό Μικροσκόπιο Διερχόμενης Δέσμης Transmission Electron Microscope Ηλεκτρονιακό Μικροσκόπιο Σάρωσης Διερχόμενης Δέσμης Scanning Transmission Electron Microscope Ηλεκτρονιακό Μικροσκόπιο Υψηλής Ανάλυσης Διερχόμενης Δέσμης High Resolution Transmission Electron Microscope

4 Διάφορα είδη ηλεκτρονιακής μικροσκοπίας
TEM

5 Οπτικό μικροσκόπιο - SEM

6 Σχηματικό Διάγραμμα Μικροσκοπίου

7 Εισαγωγή δείγματος Ελάχιστη ποσότητα δείγματος Αγώγιμη ταινία άνθρακα
Δειγματοφορέας

8 Πηγή ηλεκτρονίων Νήμα βολφραμίου

9 Διάγραμμα δέσμης ηλεκτρονίων

10 Σύστημα κενού με δύο αντλίες
Πίεση θαλάμου δείγματος Υψηλό κενό (High Vacum ≈ 2▪e-3 Pa) Χαμηλό κενό (Low Vacum 3-12 Pa) Περιβάλλοντος (ESEM, Environmental Scanning Electron Microscopy)

11 Αλληλεπιδράσεις δέσμης-δείγματος
Δέσμη ηλεκτρονίων Δευτερογενή e- Φωτόνια Auger e- Οπισθοσκεδαζόμενα e- Ακτίνες Χ Θέρμανση Φόρτιση Ογκος αλληλεπίδρασης Δείγμα Διερχόμενα e- Ελαστικά Σκεδαζόμενα e- Μη Ελαστικά Σκεδαζόμενα e-

12 Ελαστική σκέδαση Μη ελαστική σκέδαση E0 i e E1 Secondary Electrons
Οπισθοσκεδαζόμενα ηλεκτρόνια BackScattered Electrons Δευτερογενή ηλεκτρόνια Secondary Electrons

13 Οπισθοσκεδαζόμενα ηλεκτρόνια
Εικόνα οπισθοσκεδαζομένων ηλεκτρονίων Ανιχνευτής οπισθοσκεδαζομένων ηλεκτρονίων

14 Δευτερογενή ηλεκτρόνια
Εικόνα δευτερογενών ηλεκτρονίων

15 Γεωμετρία ανιχνευτών BSD SED α) οθόνη φωσφόρου Εξοδος στήλης
Γωνία Εκπομπής  Γωνία συλλογής  SED Δείγμα BSD 4.Φωτοπολλαπλασιαστής 3.Αγωγός φωτός β) στόχος α) οθόνη φωσφόρου (Al-coated) (+10 kV) 1.Πλέγμα (κελλί Faraday) ( V) 2.Σπινθηριστής 5.Ενισχυτής Ανιχνευτής SE

16 Ανιχνευτές Ανιχνευτής οπισθοσκεδαζόμενων ηλεκτρονίων:
(Solid-State Detector) Ανιχνευτής δευτερογενών ηλεκτρονίων: (Everhart-Thornley)

17 Βάθος αλληλεπίδρασης Ηλεκτρόνια δέσμης ~ 10 nm: SE ...μορφολογία
~ 1-2 m: BSE..σύσταση Is the GBSD detector standard ?? Are there ESD detectors shipped ?? ~ 2-5 m: ακτίνες Χ στοιχειακή ανάλυση Βάθος αλληλεπίδρασης

18 Επίδραση δυναμικού επιτάχυνσης και ατομικού αριθμού στο βάθος αλληλεπίδρασης

19 Απεικόνιση δείγματος Η εικόνα σχηματίζεται όταν λαμβάνεται το σήμα από το δείγμα και μεταφέρεται σε μία οθόνη CRT

20 Μεγέθυνση Η μεγέθυνση δημιουργείται μειώνοντας το μέγεθος της επιφάνειας από την οποία λαμβάνεται το σήμα και καθορίζεται από το λόγο: Mag. = L2/L1

21 Εικόνες Δευτερογενών ηλεκτρονίων Ψηφιακής μίξης Οπισθοσκεδαζόμενων

22 Συνεχές φάσμα ακτίνων Χ
Χαρακτηριστικές Κ γραμμές Χαρακτηριστικές L γραμμές

23 Auger ηλεκτρόνια

24 Ανιχνευτής Ακτίνων Χ

25 Σειρά ατομικού αριθμού χαρακτηριστικών Κ γραμμών

26 Στοιχειακή ανάλυση σημείου
Element wt % Grey Ag Cd Cu Zn 100.00 White Zn Ag Cd

27 Στοιχειακή χαρτογράφηση
Διατομή άρθρωσης συγκόλλησης Pb/Sn σε ένα επινικελωμένο σύρμα Cu/Pb Διατομή άρθρωσης συγκόλλησης Pb/Sn σε ένα επινικελωμένο σύρμα Cu SEM image 2500x Διατομή άρθρωσης συγκόλλησης Pb/Sn σε ένα επινικελωμένο σύρμα Cu/Pb SEM image 2500x SEM image 2500x SEM image 2500x Συνδυασμός της αποτύπωσης της κατανομής των στοιχείων: Ni, Sn, Pb

28 Παράγοντες που επηρρεάζουν την ποιότητα της εικόνας
Εστίαση της δέσμης Αστιγματισμός της δέσμης Δυναμικό επιτάχυνσης Διάμετρος δέσμης Απόσταση εργασίας Απόσταση πηγής από την άνοδο

29 Εστίαση δέσμης Focus Over Focus Under Focus

30 Διόρθωση αστιγματισμού της δέσμης

31 Επιλογή δυναμικού επιτάχυνσης

32 Διάμετρος Δέσμης

33 Επίδραση απόστασης εργασίας
Διακριτική ικανότητα (nm) Απόσταση εργασίας (mm)

34 Επίδραση απόστασης πηγής από την άνοδο
Διακριτική ικανότητα Απόσταση νήματος από την άνοδο σε μm Διάρκεια ζωής νήματος 15 ώρες Διάρκεια ζωής νήματος 60 ώρες Διάρκεια ζωής νήματος 45 ώρες

35 Βελτιστοποίηση όλων των παραμέτρων
ανάλογα με το είδος του δείγματος

36 Εφαρμογές Κρύσταλλοι χαλκού πριν και μετά από διάβρωση

37 Ελεγχος μικροδομής κρυστάλλων
Κρύσταλλοι χαλαζία με καλσίτη

38 Ελεγχος δομής μεμονωμένων κρυστάλλων
Κρύσταλλος CaCO3

39 Δείγμα Τέφρας Δασικής Υλης
Έλεγχος μορφολογίας Δείγμα Τέφρας Δασικής Υλης

40 αιωρουμένων σωματιδίων ατμόσφαιρας
Έλεγχος μορφολογίας Δείγμα Φίλτρου ΡΜ2.5 αιωρουμένων σωματιδίων ατμόσφαιρας

41 αιωρουμένων σωματιδίων ατμόσφαιρας
Έλεγχος μορφολογίας Δείγμα Φίλτρου ΡΜ10 αιωρουμένων σωματιδίων ατμόσφαιρας

42 Βιολογικά υλικά Κουνούπι Ψύλλος Σκουλήκι Μαύρη αράχνη

43 SEM και …τέχνη Επιφάνεια ροδοπέταλου Αλάτι και πιπέρι
Αιμοφόρα αγγεία Αλάτι και πιπέρι 1ο βραβείο φωτογραφίας 2005