تصویر برداری در آنالیز SEM با استفاده از الکترون برگشتی و الکترون های ثانویه

آنالیز SEM ، یکی از روش های مشخصه یابی بسیار پر کاربرد برای بررسی سطح مواد می باشد. آنالیز SEM یکی از اعضای خانواده میکروسکوپ های الکترونی می باشد که در آنها از الکترون ها برای تشکیل تصویر استفاده می شود. الکترون های اولیه پس از برخورد با نمونه، به شکل های مختلف متفرق می شوند. یکی از این شکل ها، الکترون های برگشتی و شکل دیگر الکترون های ثانویه هستند. بطور کلی هنگامیکه الکترون های پرتو فرودی به نمونه برخورد می کنند، در نمونه پراکنده شده و به تدریج انرژی خود را در اثر برخورد با اجزای نمونه از دست می دهند و در نمونه جذب می شوند. میزان پراکنده شدن الکترون ها در نمونه بسته به انرژی الکترون، عدد اتمی عناصر نمونه و دانسیته اتم های سازنده دارد.با استفاده از  شبیه سازی مونت کارلو، می توان به خوبی این موضوع را نشان داد. بر اساس این شبیه سازی، حجم اندرکنش به شکل یک گلابی است که در منطقه ورود پرتو به داخل ماده قابل تصور است. هرچه انرژی پرتوی الکترونی بالاتر باشد، محدوده پراکندگی بزرگتر است. برعکس، اگر عدد اتمی و دانسیته بزرگ تر باشند، محدوده پراکندگی کوچکتر و یا به عبارتی ابعاد گلابی کوچکتر است. در شکل زیر محدوده پراکندگی به شکل گلابی نشان داده شده است.

شما می توانید با مراجعه به لینک زیر از خدمات تحلیل آنالیز SEM  با قیمت مناسب استفاده کنید.

آنالیز SEM

تصویر برداری در آنالیز SEM با استفاده از الکترون برگشتی و الکترون های ثانویه

معمولا برای تصویربرداری در آنالیز SEM  از الکترون های برگشتی و ثانویه استفاده می شود. الکترون های برگشتی (BSEs)  الکترون های پر انرژی هستند که در نتیجه بر هم کنش الاستیک بین پرتو الکترون اولیه و نمونه تولید می شوند. همانطور که در شمل بالا هم مشخص است این الکترون ها می توانند از حجم زیادی از منطقه گلابی شکل تولید شوند. در اثر برخورد الکترون های فرودی با سطح نمونه، جهت حرکت الکترون ها تغییر می کند و به سمت خارج از نمونه پرتاب می شوند. محدوده انرژی آن ها از ۱۰ تا ۵۰ الکترون ولت است. به زبان ساده منظور از الکترون های برگشتی الکترون هایی است که پس از برخورد به نمونه از روی سطح بازتاب می شوند (مانند توپی که به سطح دیوار برخورد می کند و برمی گردد). ضریب η الکترون برگشتی (نسبت بین الکترون برگشتی تولید شده و تعداد الکترون های پرتو تابشی در نمونه) به شدت به میانگین عدد اتمی نمونه بستگی دارد به این صورت که مناطقی با میانگین عدد اتمی بزرگتر روشن تر از مناطقی است که میانگین عدد اتمی کمتری دارند. دلیل این امر این است که از مناطق با عدد اتمی بیشتر الکترون های بیشتری به آشکارساز می رسند و در نتیجه این مناطق روشن تر دیده می شوند. به همین دلیل، سیگنال الکترون های برگشتی در آنالیز SEM برای تصویر برداری و تشخیص فازهای مختلف روی سطح (کنتراست فازی) استفاده می شود. در شکل زیر به سادگی این مفهوم توضیح داده شده است.

تصویر برداری در آنالیز SEM

در صورتی که برخورد الکترون های فرودی با سطح نمونه به صورت غیر الاستیک باشد به این مفهوم که در اثر برخورد الکترون با نمونه انرژی از دست برود، سیگنال های دیگری ایجاد می شود که یکی از آنها الکترون های ثانویه هستند. از دیگر این سیگنال ها می توان به الکترون های اوژه، پرتوی X مشخصه، جفت الکترون – حفره ها در نیم رساناها و نارساناها، کاتدولومینسنس، الکترون های اوژه و …  اشاره کرد. در مقایسه با الکترون های برگشتی، الکترون های ثانویه از مناطق سطحی و یا نزدیک به سطح نمونه ساطع می شوند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، الکترون های ثانویه برای تشخیص توپوگرافی و پستی بلندی های سطحی بسیار مناسب هستند. یکی دیگر از تفاوت های الکترون های ثانویه با برگشتی، جنس الکترون ها است به این مفهوم که الکترونهای ثانویه از جنس الکترون های اتم های ماده هستند. در اثر برخورد الکترونهای فرودی با سطح نمونه مقداری انرژی به سطح نمونه منتقل می شود که در اثر این انرژی، انرژی لازم برای کنده شدن الکترون ها از اتم های سطحی نمونه فراهم می شود. الکترون های ثانویه نسبت به الکترونهای برگشتی سطح انرژی به مراتب پایین تری دارند و معیار اصلی در شناسایی الکترون ها توسط آشکارسازها نیز همین سطح انرژی آنها می باشد.

تصویر برداری در آنالیز SEM با استفاده  الکترون های ثانویه

در شکل بالا تصویر a و b تصاویری با استفاده از الکترون های برگشتی و تصویر c مربوط به همان نمونه ولی با استفاده از الکترون های ثانویه می باشد. همانطور که ملاحظه می کنید تصویر c  بخوبی پستی بلندی های سطح نمونه را نشان میدهد. به عبارت دیگر اتم هایی که در مناطق بلند نمونه هستند، در اثر برخورد الکترون های فرودی، الکترون های بیشتری از سطح آنها ساطع می شود و به بیرون پرتاب می شود و در نتیجه در تصویر روشن تر دیده می شوند اما اتم هایی که در نقاط پستی نمونه قرار دارند به دلیل اینکه الکترون های کمتری از آنها به آشکارساز می رسد، تیره تر دیده می شوند.

  • آخرین مقالات

    • کاربردهای آنالیز SEM

      کاربردهای آنالیز SEM

      آنالیز SEM یکی از روش های پرکاربرد برای مشخصه یابی مواد معدنی و آلی جامد در مقیاس های بسیار کوچک میکرومتری تا نانومتر می باشد. دلیل اصلی کاربرد زیاد آنالیز SEM گرفتن تصاویر سه بعدی همراه با قدرت تفکیک های...
    • تحلیل نتایج آزمون XRD : محاسبه اندازه کریستالیت

      تحلیل نتایج آزمون XRD : محاسبه اندازه کریستالیت

      در مقاله پیشین به معرفی روش آنالیز XRD و روش های شناسایی فازهای ماده با استفاده از پیک های مرجع پرداخته شد. برای تحلیل های کمی نتایج XRD روش های مختلفی ابداع شده است که ساده ترین آن ها رابطه...
    • کاربردهای میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

      کاربردهای میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)

      آنالیز TEM یا میکروسکوپ الکترونی عبوری  یکی از روش های مشخصه یابی و آنالیز بسیار پر کاربرد در بررسی و مطالعه مواد در مقیاس نانو می باشد. میکروسکوپ­های TEM قادرند تصویر ریزساختار ماده را با بزرگ­نمایی و قدرت تفکیک بالاتری...
    • تفسیر نتایج آنالیزXRD

      تفسیر نتایج آنالیزXRD

      مقدمه آنالیز XRD آنالیز XRD یکی از روش های آنالیزهای غیرمیکروسکوپی است که بر پایه تابش اشعه ایکس به نمونه و بررسی برهمکنش آن ها است. پراکندگی پرتو ایکس در جهات مختلف در اثر برخورد به صفحات اتمی ماده، رخ...
    • آنالیزهای حرارتی (TGA-DTG-DSC) و تفسیر نتایج آنها

      آنالیزهای حرارتی (TGA-DTG-DSC) و تفسیر نتایج آنها

      آنالیز توزین حرارتی Thermal Gravimetric Analysis )TGA) آنالیز توزین حرارتی یکی از روش های آنالیز حرارتی ساده و کاربردی است که تغییرات جرم نمونه را در اثر افزایش دما اندازه گیری می کند. معمولا این روش آنالیز برای بررسی موادی...
  • آخرین اخبار