Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

7.2: Електронна мікроскопія - SEM і SAM

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17685

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Дві форми електронної мікроскопії, які зазвичай використовуються для надання поверхневої інформації,

    Вторинна електронна мікроскопія (СЕМ)
    - яка забезпечує пряме зображення топографічного характеру поверхні з усіх випромінюваних вторинних електронів

    Скануюча шнекова мікроскопія (SAM)
    - яка забезпечує композиційні карти поверхні шляхом формування зображення з електронів шнека, що випромінюються певним елементом.

    Обидва методи використовують фокусування зондового пучка (пучка електронів високої енергії, як правило, 10 - 50 кеВ в енергії) для отримання просторової локалізації.

    А. вторинна електронна мікроскопія (SEM)

    Коли первинний електронний пучок сканується по всій поверхні, електрони широкого діапазону енергій будуть випромінюватися з поверхні в області, де падає промінь. Ці електрони будуть включати зворотно розсіяні первинні електрони та електрони шнека, але переважна більшість будуть вторинними електронами, утвореними в декількох непружних процесах розсіювання (це електрони, які сприяють фону і повністю ігноруються в оже-спектроскопії). Вторинний електронний струм, що досягає детектора, реєструється і зображення мікроскопа складається з «ділянки» цього струму, I, проти положення зонда на поверхні. Контраст на мікрофотографії виникає через кілька механізмів, але в першу чергу від варіацій рельєфу поверхні. Отже, вторинна електронна мікрофотографія є практично прямим зображенням реальної структури поверхні.

    Досяжна роздільна здатність методики обмежена мінімальним розміром плями, яке можна отримати за допомогою падаючого електронного пучка, і в кінцевому підсумку розсіянням цього променя, коли він взаємодіє з підкладкою. З сучасними приладами досяжна роздільна здатність краще 5 нм. Це більш ніж достатньо для візуалізації структур напівпровідникових пристроїв, наприклад, але недостатньо для того, щоб багато підтримуваних каталізаторів металів могли бути вивчені в будь-яких деталах.

    B. скануюча оже-мікроскопія (SAM)

    Падаючі первинні електрони викликають іонізацію атомів в межах області, освітленої сфокусованим пучком. Подальше розслаблення іонізованих атомів призводить до випромінювання шнекових електронів, характерних для елементів, присутніх в цій частині поверхні зразка (докладніше див. Опис Оже-спектроскопії в розділі 5.2).

    Як і у випадку з SEM, досяжна роздільна здатність знову в кінцевому підсумку обмежується характеристиками падаючого променя. Більш суттєво, однак, дозвіл також обмежується необхідністю придбання достатнього сигналу шнека для формування респектабельного зображення протягом розумного періоду часу, і з цієї причини інструментальне дозвіл досяжне рідко буває краще, ніж приблизно 15-20 нм.