עקרונות ויישומים של מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM)
מאפיינים של מיקרוסקופ סורק אלקטרוני
בהשוואה למיקרוסקופ אופטי ומיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת, למיקרוסקופ אלקטרוני סורק יש את המאפיינים הבאים:
(i) הוא מסוגל לצפות ישירות במבנה של משטח המדגם, וגודל המדגם יכול להיות גדול עד 120 מ"מ על 80 מ"מ על 50 מ"מ.
(ii) תהליך הכנת הדוגמא הוא פשוט, ללא צורך לחתוך לפרוסות דקות.
(iii) ניתן לתרגם את הדגימה ולסובב אותה בשלוש דרגות חלל בתא הדגימה, כך שניתן לצפות בדגימה מזוויות שונות.
(iv) עומק השדה גדול, והתמונה עשירה במובן תלת מימדי. עומק השדה של SEM גדול מאות מונים מזה של מיקרוסקופ אופטי ועשרות מונים מזה של מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת.
(E) טווח הגדלה של התמונה הוא רחב, הרזולוציה גם גבוהה יחסית. ניתן להגדלה פי תריסר עד מאות אלפי פעמים, זה בעצם כולל מזכוכית המגדלת, מיקרוסקופ אופטי ועד לטווח ההגדלה של מיקרוסקופ האלקטרונים. רזולוציה בין המיקרוסקופ האופטי למיקרוסקופ אלקטרוני ההולכה, עד 3 ננומטר.
(vi) הנזק והזיהום של המדגם על ידי קרן האלקטרונים הוא קטן.
(vii) תוך התבוננות במורפולוגיה, ניתן להשתמש באותות אחרים הנפלטים מהמדגם לניתוח קומפוזיציה מיקרו-אזורית.
מבנה ועקרון עבודה של מיקרוסקופ אלקטרוני סורק
(א) מבנה 1. חבית
הקנה כולל את אקדח האלקטרונים, מראת הקבל, עדשת האובייקטיב ומערכת הסריקה. תפקידו לייצר אלומת אלקטרונים עדינה מאוד (קוטר של בערך ננומטר בודדים), ולבצע את אלומת האלקטרונים במשטח המדגם לסרוק, תוך עירור של מגוון אותות.
מערכת איסוף ועיבוד אותות אלקטרונים
בתא המדגם, אלומת האלקטרונים הסורקת מקיימת אינטראקציה עם המדגם כדי להפיק מגוון של אותות, כולל אלקטרונים משניים, אלקטרונים מפוזרים לאחור, קרני רנטגן, אלקטרונים נספגים, אלקטרונים אוגר וכן הלאה. באותות הנ"ל, החשוב ביותר הוא האלקטרונים המשניים, שהם האלקטרונים החיצוניים באטומי המדגם הנרגשים על ידי האלקטרונים הנוצרים, הנוצרים באזור של כמה ננומטר עד עשרות ננומטר מתחת לפני השטח של המדגם, ויצירתו. השיעור תלוי בעיקר במורפולוגיה ובהרכב המדגם. תמונת מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק מכונה בדרך כלל תמונת האלקטרון המשנית, שהיא אות האלקטרון השימושי ביותר לחקר המורפולוגיה של פני השטח של המדגם. זיהוי של גלאי אלקטרונים משני (איור 15 (2) של הגשושית הוא נצנץ, כאשר האלקטרונים פוגעים בניצוץ, 1 בו נוצר האור, אור זה מועבר לצינור הפוטו-מכפיל על ידי צינור האור, אות האור ש מומר לאות זרם, ולאחר מכן על ידי הקדם מגבר והגברת הווידאו, אות הזרם מומר לאות מתח, ולבסוף נשלח לשער של צינור התמונה.
