Ce este microscopul SEM?

Microscopul Electronic cu Scanare (SEM) este un microscop care foloseste mai degrab electronii dect lumina pentru a forma o imagine. Exist multe avantaje la utilizarea microscopului SEM n loc de un microscop optic obinuit.

SEM are o profunzime mare de camp, care permite ca o mare parte din proba sa fie n centrul ateniei, la un moment dat. SEM, produce, de asemenea, imagini de o nalt rezoluie, ceea ce nseamn c proprietati/caracteristici apropiate pot fi examinate la o rezolutie mare. Prepararea probelor este relativ uoar, deoarece cele mai multe SEM solicita doar faptul ca proba s fie dintr-un material conductibil. Combinaia de zoom incredibil de mare, adncimea mai mare de focusare, rezoluie mai mare, si usurinta cu care se fac observarile pe eantioane face ca SEM sa fie unul dintre instrumentele cele mai intens utilizate n domeniile de cercetare din ziua azi.

Modul de functionare - drumul parcurs de fascicul prin coloan

Un fascicul de electroni este generat n tunul de electroni, pozitionat n partea de sus a coloanei instrumentului. Acest fascicul este atras prin anod, comprimat cu ajutorul unei lentile, i concentrat ca un punct foarte fin pe proba de analizat. Bobinele sunt alimentate (variind tensiunea produsa de generatorul scannerului), i creaza un cmp magnetic care deviaz fasciculul nainte i napoi dupa un model/tipar controlat.Tensiunea variabila este aplicata, de asemenea, bobinelor din jurul gtului tubului catodic(CRT), care produce un model/tipar de lumin deviat nainte i napoi pe suprafaa de CRT.Modelul de deflectie a fasciculului de electroni este acelai ca modelul de deflective a punctului de lumina de pe CRT.

Fasciculul de electroni loveste proba, producnd electroni secundari proveniti din eantionul analizat. Acesti electroni sunt colectati de ctre un detector secundar sau un detector de retrodifuzie, transformati intr-o tensiune, i amplificata.Tensiunea amplificata se aplic la reeaua CRT-ului i provoac schimbarea intensitatii spotului de lumina.Imaginea este formata din mii de astfel de puncte de diferite de intensitati pe suprafaa unui CRT, ce corespunde topografiei probei analizate.

Sursa de Electroni

Fascicul de electroni provine de la un filament fabricat din diverse tipuri de materiale. Cel mai utilizat este tunul cu wolfram. Aceasta filament este alcatuit dintr-o bucla cu wolfram, care funcioneaz ca si catod. Este aplicat o tensiune la bucla, provocand incalzirea acesteia. Anodul, partea pozitiva a instalatiei in raport cu filamentul, formeaza fore puternice de atractie pentru electroni. Acest lucru face ca electronii s accelereze spre anod. Unii accelereaza chiar in apropierea anodului i n josul coloanei, spre proba de analizat. Alte exemple de filamente sunt filamentele cu Hexaborid de lantan (LaB6) i tunurile de emisie de cmp.

Forele ce apar n lentilele cilindrului magnetic

Electronii ce se deplaseaza non axial vor suferi de pe urma unei forte ce actioneaza in josul axei si a unei forte ce actioneaza radial. Doar electronii ce se deplaseaza in josul axeivor fi influentatiin mod egal de fortele radiale provenind din toate partile lentilelor. Fortele ne-egale ce actioneaza asupra electronilor ce se deplaseaza pe o directie nonaxiala va imprima acestora o miscare de spirala in jurul axei optice.

Diagramele obtinute cu ajutorul microscopului SEM

Aceste scheme de mai sus prezint aria acoperita de raza de electroni pentru doua situatii de focalizare a lentilelor: distanta de lucru mic (stnga) i de la distan mare de lucru (dreapta). Ambele condiii de lucru au aceeai putere a condensatorului si aceeasi deschidere a diafragmei. Cu toate acestea, pe msur ce proba se distaneaz de lentile , se ntmpl urmtoarele: distana de lucru S crete scaderea amplificarii imaginii descreste dimensiunea punctului alb crete unghiul de divergen alfa este sczutDescreterea scderii amplificrii imaginii se obine atunci cnd este scazut curentul aplicat la lentile ceea ce are ca rezultat cresterea lungimii focale f a obiectivului. Rezoluia a eantionului este redus cu creterea distanei de lucru, deoarece dimensiunea punctului alb este crescut. n schimb, profunzimea de cmp este crescut, cu creterea distanei de lucru, pentru c unghiul de divergen este mai mic.