صفحه نخست
ارتباط با ما
درباره ما
سامانه SMS
تبليغات
ایمیل
شماره حساب
نقشه سایت
توييتر
فيس بوك
English
چهار شنبه 26 شهريور 1393
کلمه کاربری رمز عبور
مایلم هم اکنون عضو شوم رمز عبور را فراموش کرده ام
تعداد نمایش:3414
امتیاز: 1 2 3 4 5 6


بروزرسانی : جمعه 5 تير 1388
میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)
در میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، یک پرتو الکترونی به نمونه می‌تابد. منبع الکترونی (تفنگ الکترونی) معمولاً از نوع انتشار ترمویونیکی فیلامان یا رشته تنگستنی است اما استفاده از منابع گسیل میدان برای قدرت تفکیک بالاتر، افزایش یافته است...


در میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، یک پرتو الکترونی به نمونه می‌تابد.

شکل 5-1- تصویر الکترونی روبشی سطح یک فلز با مقیاس یک میکرون [1]
اجزاء اصلی و حالت کاری یک SEM ساده در شکل 5-2 نشان داده شده است.

شکل 5-2 – نمودار شماتیکی اجزاء اصلی یک میکروسکوپ الکترونی روبشی[2]
منبع الکترونی (تفنگ الکترونی) معمولاً از نوع انتشار ترمویونیکی فیلامان یا رشته تنگستنی است اما استفاده از منابع گسیل میدان برای قدرت تفکیک بالاتر، افزایش یافته است معمولاً الکترون‌ها بینKeV1-30 شتاب داده می‌شوند. سپس دو یا سه عدسی متمرکزکننده پرتو الکترونی را کوچک می‌کنند، تا حدی که در موقع برخورد با نمونه قطر آن حدوداً بین nm2-10 است.

استفاده‌‌های عمومی

1- تصویرگرفتن از سطوح در بزرگنمایی 10 تا 100،000 برابر با قدرت تفکیک در حد 3 تا 100 نانومتر (بسته به نمونه)
2- در صورت تجهیز به آشکارساز back Scattered میکروسکوپ‌ها قادر به انجام امور زیر خواهند بود:
a) مشاهده مرزدانه، در نمونه‌های حکاکی ‌نشده، b) مشاهده حوزه‌ها (domains) در مواد فرومغناطیس، c) ارزیابی جهت کریستالوگرافی دانه‌ها با قطرهایی به کوچکی 2 تا 10 میکرومتر، d) تصویرنمودن فاز دوم روی سطوح حکاکی‌نشده (در صورتی که متوسط عدد اتمی فاز دوم، متفاوت از زمینه باشد).
3- با اصلاح مناسب میکروسکوپ می‌توان از آن برای کنترل کیفیت و بررسی عیوب قطعات نیمه‌هادی استفاده نمود.

نمونه‌هایی از کاربرد

1- بررسی نمونه‌هایی که برای متالوگرافی آماده شده‌اند، در بزرگنمایی بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری
2- بررسی مقاطع شکست و سطوحی که حکاکی عمیق شده‌اند، که مستلزم عمق میدانی بسیار بزرگتر از حد میکروسکوپ نوری است.
3- ارزیابی جهت کریستالوگرافی اجرایی نظیر دانه‌ها، فازهای رسوبی و دندریت‌ها بر روی سطوح آماده‌شده برای کریستالوگرافی
4- شناسایی مشخصات شیمیایی اجزایی به کوچکی چندمیکرون روی سطح نمونه‌ها، برای مثال،‌ آخال‌ها، فازهای رسوبی و پلیسه‌های سایش
5- ارزیابی گرادیان ترکیب شیمیایی روی سطح نمونه‌ها در فاصله‌ای به کوچکی µm 1
6- بررسی قطعات نیمه‌هادی برای آنالیز شکست، کنترل عملکرد و تأیید طراحی

نمونه‌ها

اندازه: محدودیت اندازه توسط طراحی میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی موجود تعیین می‌شود. معمولاً نمونه‌هایی به بزرگی 15 تا 20 سانتیمتر را می‌توان در میکروسکوپ‌ قرار داد ولی نمونه‌های 4 تا 8 سانتیمتر را می‌توان بدون جابجاکردن نمونه بررسی کرد.
آماده‌سازی: مواد غیرهادی معمولاً با لایه نازکی از کربن، طلا یا آلیاژ طلا پوشش داده می‌‌شوند. باید بین نمونه و پایه اتصال الکتریکی برقرار شود و نمونه‌هایی ریز نظیر پودرها باید روی یک فیلم هادی نظیر رنگ آلومینیوم پخش شده و کاملاً خشک شوند. نمونه‌ها باید عاری از مایعاتی با فشار بخار بالا نظیر آب، محلول‌های پاک‌کننده آلی و فیلم‌های روغنی باقی‌مانده باشند.

آنالیز شیمیایی در میکروسکوپ الکترونی

هر گاه الکترون‌هایی با انرژی بالا به یک نمونه جامد برخورد کنند، موجب تولید اشعه X مشخصه اتم‌های موجود در نمونه می‌شوند.
به هنگام بحث در مورد تشکیل تصویر درSEM و TEM این پرتوهای x تا حد زیادی نادیده گرفته می‌شود. اگر چه، با این کار از حجم عظیمی از اطلاعات صرف‌نظر می‌شود با این حال دانشمندان در دهه 1950 متوجه این نکته شدند و از آن زمان میکروسکوپ‌های الکترونی به طور فزاینده‌ای برای میکروآنالیز(microanalysis) استفاده می‌شوند. عبارت میکروآنالیز به این معنی است که آنالیز می‌تواند بر روی مقدار بسیار کوچکی از نمونه، یا در بیشتر موارد بر روی قسمت بسیار کوچکی از یک نمونه بزرگتر، صورت گیرد. از آنجا که با روش‌های معمولی شیمیایی و طیف‌نگاری نمی‌توان این کار را انجام داد، میکروآنالیز در میکروسکوپ الکترونی به صورت ابزار مهمی برای تشخیص خصوصیات انواع مواد جامد درآمده است.
اصولاً دو چیز را می‌توان از طیف پرتوx منتشر شده توسط هر نمونه تعیین نمود. اندزه‌گیری طول موج (یا انرژی) هر پرتو x مشخصه منتشر شده امکان تشخیص عناصر حاضر در نمونه یا انجام آنالیز کیفی را میسر می‌سازد. اندازه‌گیری تعداد هر نوع پرتوx منتشر شده در هر ثانیه، تعیین مقدار حضور عنصر در نمونه یا انجام آنالیز کمّی را امکان‌پذیر می سازد شرایط لازم برای نمونه و دستگاه جهت آنالیز کمّی به گونه‌ای است که گذر از مرحله آنالیز کیفی به کمّی ‌ به آسانی میسر نخواهد بود.

محدودیت‌ها

1-کیفیت تصویر سطوح تخت، نظیر نمونه‌هایی که پولیش و حکاکی متالوگرافی شده‌اند، معمولاً در بزرگنمایی کمتر از 300 تا 400، برابر به خوبی میکروسکوپ نوری نیست.
2-قدرت تفکیک حکاکی بسیار بهتر از میکروسکوپ نوری است، ولی پایین‌تر از میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ عبوری روبشی است.
مراجع :
1- E D Specht, A Goyal, D F Lee, F A List, D M Kroeger, M Paranthaman, R K Williams and D K Christen, Supercond. Sci. Technol. 11 (1998) 945–949.
2- http://mse.iastate.edu/microscopy/chamber.html
ضمیمه1- فهرست SEM های موجود در کشور

اسم دستگاه

میکروسکوپ الکترونی روبشی(Scanning Electron Microscopy (SEM

ردیف

دانشگاه

مدل

نوع عضویت

1

دانشگاه سمنان میکروسکوپ الکترونی

XL30 / TMP

عضو

2

دانشگاه بوعلی‌سینا همدان مواد و میکروسکوپ الکترونی

JSM8A

عضو

3

دانشگاه تهران مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک

HHS-2R

عضو

4

دانشگاه فردوسی مشهد آزمایشگاه مرکزی

LEO-??OVP

عضو

5

دانشگاه صنعتی اصفهان آزمایشگاه مواد

-

عضو

6

پژوهشگاه مواد و انرژی

Stereo Scan 360

عضو

7

دانشگاه صنعتی سهند مواد نانو ساختار

MV2300

عضو

8

داشنگاه تربیت مدرس بخش مواد

XL-30

عضو

9

دانشگاه علوم پزشکی تهران آزمایشگاه فارماکولوژی

S-360

عضو

10

مرکز تحقیقات بیولوژی ابن سینا

-

عضو

11

شرکت لعاب مشهد مؤسسه تحقیقاتی پر طاووس

S-360

عضو

12

پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران آزمایشگاه عمومی و مرکزی

S360 SEM

عضو

13

دانشگاه صنعتی شریف آزمایشگاه ساختار و مواد

JDM-35

عضو

14

پژوهشگاه صنعت نفت آززمایشگاه میکروسکوپ الکترونی

S-360

عضو

15

دانشگاه علم و صنعت ایران آزمایشگاه دانشکده مواد

S360

عضو

16

دانشگاه تهران آزمایشگاه متالورژی و مواد

S360 Mv2300

رزرو

17

مرکز تحقیقات نسوز آذر

S360

رزرو

ضمیمه 2- فهرست مدلهای جدید SEM

دستگاه

Scanning electron Microscopeمیکروسکوپ الکترونی روبشی

ردیف

مدل

شرکت و کشور سازنده

قابلیت های جدید

1

JSM-5510

ژاپن JEOL

3.5nm

2

JSM-6060

ژاپن JEOL

3.5nm

3

JSM-6380

ژاپن JEOL

3.0nm

4

JSM-6480

ژاپن JEOL

3.0nm

5

JSM-5510LV

ژاپن JEOL

HV 3.5nm
LV 4.5nm

6

JSM-6060LV

ژاپن JEOL

HV 3.5nm
LV 4.0nm

7

JSM-6380LV

ژاپن JEOL

HV 3.0nm
LV 4.0nm

8

JSM-6480LV

ژاپن JEOL

HV 3.0nm
LV 4.0nm

9

JSM-6700F

ژاپن JEOL

1.0nm
 (2.2nm(1kV

10

JSM-7401F

ژاپن JEOL

(1.0nm(15kV
(1.5nm(1kV
(0.8nm(30kSTEM

11

JSM-7700F

ژاپن JEOL

0.6nm (5kV)
1.0nm (1kV)
1.0nm (15kV)
0.7nm (1kV) GB mode

12

JSM-7700F

ژاپن JEOL

1.0nm
2.2nm (1kV)

منبع: http://nanolab.nano.ir

نظر خوانندگان در مورد اين مطلب ارسال نظر شما