עקרונות ויישומים של מיקרוסקופיה סורקת אלקטרונים
תכונות של SEM
בהשוואה למיקרוסקופ אופטי ומיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת, למיקרוסקופ אלקטרוני סורק יש את המאפיינים הבאים:
(1) ניתן לראות ישירות את מבנה פני השטח של המדגם, וגודל המדגם יכול להיות גדול עד 120 מ"מ × 80 מ"מ × 50 מ"מ.
(2) תהליך הכנת הדוגמא הוא פשוט ואין צורך לחתוך אותו לפרוסות דקות.
(3) ניתן לתרגם ולסובב את הדגימה בחלל תלת מימדי בתא הדגימה, כך שניתן לצפות בדגימה מזוויות שונות.
(4) עומק השדה גדול, והתמונה מלאה בתלת מימד. עומק השדה של מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק גדול מאות מונים מזה של המיקרוסקופ האופטי ועשרות מונים מזה של מיקרוסקופ אלקטרוני ההולכה.
(5) טווח ההגדלה של התמונה רחב והרזולוציה גבוהה יחסית. ניתן להגדיל אותו פי עשר עד מאות אלפי פעמים, והוא כולל בעצם את טווח ההגדלה מזכוכית מגדלת, מיקרוסקופ אופטי ועד למיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת. הרזולוציה היא בין מיקרוסקופ אופטי למיקרוסקופ אלקטרוני שידור, עד 3 ננומטר.
(6) הנזק והזיהום של המדגם על ידי אלומת האלקטרונים קטנים יחסית.
(7) תוך התבוננות במורפולוגיה, ניתן להשתמש באותות אחרים מהמדגם לניתוח מיקרו-רכיבים.
המבנה ועקרון העבודה של מיקרוסקופ אלקטרוני סורק
1. קנה עדשה
קנה העדשה כולל אקדח אלקטרונים, עדשת מעבה, עדשת אובייקטיבית ומערכת סריקה. תפקידו הוא ליצור אלומת אלקטרונים דקה מאוד (בקוטר של ננומטר בודדים), ולגרום לקרן האלקטרונים לסרוק את פני השטח של הדגימה, ולעורר בו זמנית אותות שונים.
2. מערכת איסוף ועיבוד אותות אלקטרונית
בתא הדגימה, אלומת האלקטרונים הסורקת מקיימת אינטראקציה עם המדגם ליצירת אותות שונים, כולל אלקטרונים משניים, אלקטרונים מפוזרים לאחור, קרני רנטגן, אלקטרונים נספגים, אלקטרונים אוגר וכו'. בין האותות הנ"ל, החשובים שבהם הם האלקטרונים המשניים , שהם האלקטרונים החיצוניים באטומי הדגימה הנרגשים על ידי האלקטרונים הנכנסים, אשר נוצרים בשטח של מספר ננומטר עד עשרות ננומטר מתחת לפני הדגימה, וקצב היצור תלוי בעיקר במורפולוגיה ובהרכב הדגימות. מה שנקרא תמונת אלקטרונים סורק מתייחסת בדרך כלל לתמונת האלקטרון המשנית, שהיא האות האלקטרוני השימושי ביותר לחקר המורפולוגיה של פני השטח של המדגם. הגלאי לגילוי אלקטרונים משניים (הגשושית באיור 15(2) היא נצנץ, כאשר האלקטרונים פוגעים במפלצת, 1 יפיק בו אור, אור זה מועבר לצינור הפוטו-מכפיל על ידי מנחה האור, ואות האור. כלומר, הוא מומר לאות זרם, ולאחר מכן באמצעות הגברה מוקדמת והגברת וידאו, אות הזרם מומר לאות מתח, ולבסוף נשלח לרשת של צינור התמונה.
