میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)
میکروسکوپ الکترونی روبشی نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس برداری از سطوح با بزرگنمایی 10 تا 500000 برابر با قدرت تفکیکی کمتر از 1 تا 20 نانومتر را دارد و بسته به نوع تفکیک، قدرت تفکیک متفاوت است.
نحوه عملکرد
در این میکروسکوپ ابتدا باید یک ستون الکترون ایجاد شود که برای این کار از تفنگ های الکترونی استفاده می‌شود. هرچه تعداد این الکترون ها بیشتر و در عین حال قطر این ستون کمتر باشد، مطلوب تر خواهد بود. ضمن اینکه "هم سرعت بودن" این الکترون ها نیز از دیگر خصوصیات مثبت آنها تلقی می‌شود. پس از تولید این ستون از الکترون ها، بر حسب شرایط مورد نظر کاربر با ایجاد یک میدان الکتریکی به آنها شتاب داده می‌شود و به کمک چندین لنز الکترومغناطیسی شعاع آن را تا حد مطوب کوچک می‌کنند. در این راه از روزنه‌های تعبیه شده در مسیر عبور الکترون ها نیز استفاده می‌شود. پس از اینکه الکترون ها به سرعت مورد نظر دست یافتند و شعاع ستون نیز تنظیم شد، این ستون از الکترون ها تحت کنترل کامل با نقطه خاصی از جسم برخورد می‌کنند و نتیجه اندرکنش آنها با نمونه توسط حسگرهای خاص ثبت می‌شود. البته واضح است که برای ثبت هر اندرکنش حسگر خاصی نیز لازم است. پس از ثبت این آثار، ستون الکترون به نقطه مجاور نقطه فعلی هدایت شده و آثار اندرکنش این نقطه نیز ثبت می‌گردد و این کار برای یک شبکه دوبعدی بر روی سطح جسم و به ازای تک تک نقاط (و با سرعت بسیار بالا) صورت می‌پذیرد. از نمایش نتایج حاصل بر روی یک نمایشگر، تصویری شکل می‌گیرد که همانند تصویر تلویزیون همواره در حال جاروب کردن صفحه نمایشگر است به این ترتیب و بسته به اندرکنشی که خواص آن ثبت گردیده، تصویری حاصل می‌شود که می‌تواند خصوصیت مورفولوژی(ترکیب نمونه) در لایه‌های سطحی آن را بیان کند[1].
نمایی از عکس SEM نانوذرات سیلکا
اجزای اصلی تشکیل دهنده دستگاه
- تفنگ الکترونی
- لنزها
- روزنه ها
- سیستم روبش
- محفظه نمونه
- سیستم خلا
- سیستم نمایش
شرایط نمونه ها
نمونه ها به می تواند به صورت جامد یا مایع باشند به شرطی که فشار بخار آن ها کمتر از 0.0001 tor باشد. آماده سازی نمونه های رسانا و غیررسانا متفاوت هستند. تکنیک های پولیش و اچ متالوگرافی برای مواد رسانای الکتریسیته کافی هستند. مواد غیررسانا معمولا با لایه نازکی از کربن، طلا یا آلیاژهای طلا پوشش داده می شوند.
کاربردها
- بررسی نمونه‌های آماده شده برای متالوگرافی در بزرگنمایی بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری.
- بررسی مقاطع شکست و سطوحی که اچ عمیق شده‌اند و مستلزم عمق میدان بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری هستند.
- ارزیابی گرادیان ترکیب شیمیایی روی سطح نمونه‌ها در فاصله‌ای به کوچکی ۱ میکرومتر.
معایب
- کیفیت تصویر سطوح تخت نظیر نمونه‌هایی که پولیش و اچ متالوگرافی شده‌اند، معمولاً در بزرگنمایی کمتر از ۳۰۰ تا ۴۰۰ برابر به خوبی میکروسکوپ نوری نیست.
نمایی از عکس SEM هیدروژل ابریشم
