นับตั้งแต่เครื่องมือเชิงพาณิชย์เครื่องแรกเปิดตัวในปี 2507 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ได้กลายเป็นเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับสำหรับการระบุลักษณะเฉพาะของวัสดุในด้านกายภาพและวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต SEM เป็นเรื่องธรรมดาในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งถูกใช้เพื่อสร้างและระบุคุณสมบัติที่มีขนาดเล็กมาก และเครื่องมือเหล่านี้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในธุรกิจนาโนเทคโนโลยี
ที่เกิดใหม่
มักถูกมองว่าน่าตื่นเต้นน้อยกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) ซึ่งสามารถแยกอะตอมแต่ละอะตอมได้ ในทางกลับกัน SEM มีชื่อเสียงในฐานะเครื่องมือที่น่าเชื่อถือ ใช้งานง่าย และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการระบุลักษณะเฉพาะของวัสดุปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม มีการปฏิวัติอย่างเงียบ ๆ
ในโลกของ SEM และขีดความสามารถของมันกำลังขยายตัวอย่างช้า ๆ แต่แน่นอน ปัจจุบันสามารถใช้เครื่องมือนี้เพื่อศึกษาพื้นผิวของวัสดุปริมาณมากที่ความละเอียดระดับนาโนเมตรได้ และไม่ว่าจะสะอาดหรือสกปรก เปียกหรือแห้ง ร้อนหรือเย็น เป็นตัวนำไฟฟ้าหรือเป็นฉนวน ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด
ความละเอียดระดับนาโนเมตรจะบรรลุผลสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นงานบางที่ถ่ายภาพในโหมดการส่งข้อมูล ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่โฟกัสโดยเลนส์เป็นลำแสงแน่นที่กระทบพื้นผิวของตัวอย่าง สัญญาณผลลัพธ์จากตัวอย่าง ซึ่งรวมถึงอิเล็กตรอนที่กระจายกลับ อิเล็กตรอนทุติยภูมิ
และรังสีเอกซ์ จะถูกตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับ ชิ้นงานทดสอบเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่การปรับปรุงขีดความสามารถของ SEM อย่างก้าวกระโดดได้มาจากเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนที่ปล่อยสนามแม่เหล็ก เลนส์แม่เหล็กแช่ตัว เครื่องตรวจจับที่มีประสิทธิภาพและละเอียดอ่อนมากขึ้น
และห้องและระยะเก็บตัวอย่างที่ดัดแปลงเป็นพิเศษ นอกจากนี้ยังมีความตระหนักที่เพิ่มขึ้นในชุมชน ว่าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้โดยการปฏิบัติต่อชิ้นงานทดสอบเป็นองค์ประกอบที่สำคัญและทำงานอยู่ของระบบ แล้วพลังพิเศษทั้งหมดนี้เอาเรามาจากไหน? มันเปิดโลกแห่งความเป็นไปได้
ในการปรับแต่ง
การทดลองให้ตรงกับชิ้นงาน เพื่อยั่วยุข้อมูลที่จำเป็นหรือเพื่อเปิดเผยสิ่งที่ไม่คาดคิด และใช้ SEM เพื่อสร้างโครงสร้างในระดับที่เล็กขึ้นเรื่อยๆ กลยุทธ์หนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพ คือการใช้แรงดันไบอัสเชิงลบกับชิ้นงานทดสอบ ซึ่งจะทำให้อิเล็กตรอนตกกระทบ (ลำแสงหลัก) ช้าลง
เมื่อมาถึงพื้นผิวชิ้นงานทดสอบ อิเล็กตรอนพลังงานต่ำเหล่านี้ไม่เจาะเข้าไปในตัวอย่างได้ลึกเท่ากับลำแสงปฐมภูมิที่มีพลังงานสูงกว่า และดังนั้นจึงเป็นโพรบที่ไวต่อพื้นผิวมากกว่า ข้อดีของการใช้พลังงานปฐมภูมิที่สูงกว่าคือสามารถโฟกัสลำแสงได้แน่นขึ้นมาก ส่งผลให้มีความละเอียดเชิงพื้นที่ดีขึ้น
รูปที่ 1 แสดงแนวคิดนี้ในแผนผัง พร้อมด้วยภาพที่พลังงานลงจอดเพียง 50 eV เมื่อเทียบกับพลังงานลำแสงปฐมภูมิที่ 2 keV การแทรกซึมของอิเล็กตรอนปฐมภูมิที่ลดลงในวัสดุทำให้มีความไวต่อพื้นผิวมากขึ้น และด้วยตัวตรวจจับที่เหมาะสม จะช่วยให้สามารถถ่ายภาพอิเล็กตรอนแบบสะท้อนกลับ
ด้วยแรงดันต่ำที่มีคุณภาพสูงได้ (รูปที่ 2) เทคนิคนี้มีลักษณะเฉพาะที่สามารถให้ข้อมูลองค์ประกอบและภูมิประเทศที่มีความละเอียดสูงได้ในเวลาเดียวกัน อีกวิธีหนึ่งในการเพิ่มขีดความสามารถของ SEM คือการวางตำแหน่งเครื่องตรวจจับไว้ใต้ชิ้นงานบาง ๆ เพื่อรวบรวมอิเล็กตรอนที่ส่งผ่านตัวอย่าง
ซึ่งคล้ายกับ
ที่ทำในการสแกน เทคนิค นี้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลำแสงปฐมภูมิที่ค่อนข้างต่ำ (โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 30 keV) ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนปฐมภูมิจำนวนมากจะกระเจิงบ่อยขึ้นเมื่อผ่านชิ้นงานทดสอบ
การกระเจิงที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้ง่ายต่อการศึกษาวัสดุที่มีอะตอมที่เบากว่า เช่น คาร์บอน
ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพมากนักในการกระเจิงอิเล็กตรอน เทคนิคนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการศึกษาโพลิเมอร์ ท่อนาโนคาร์บอน (รูปที่ 3) และสารอินทรีย์อื่นๆ นวัตกรรมที่น่าตื่นเต้นอีกอย่างคือ SEM ด้านสิ่งแวดล้อม (ESEM) ซึ่งสามารถใช้ในโหมด STEM ได้เช่นกัน “สิ่งแวดล้อม” หมายถึงความสามารถ
ของเครื่องมือในการถ่ายภาพตัวอย่างใน “สภาพดั้งเดิม” แทนที่จะนำไปผึ่งให้แห้ง เคลือบด้วยทอง และเก็บไว้ภายใต้สุญญากาศสูง ESEM และกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้เทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาวัสดุจำนวนมากที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น ออกไซด์ เซรามิก แก้ว และโพลิเมอร์
โดยปกติแล้ววัสดุดังกล่าวจะถูกประจุไฟฟ้าด้วยลำแสงปฐมภูมิ ทำให้วิเคราะห์ได้ยากมากเทคนิคนี้ทำงานโดยการนำ “ก๊าซสร้างภาพ” เช่น ไอน้ำ เข้าไปในห้องตัวอย่าง เมื่อลำแสงปฐมภูมิตกกระทบตัวอย่าง จะผลิต ‘อิเล็กตรอนทุติยภูมิ’ ซึ่งทำให้แก๊สแตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดอิเลคตรอนทุติยภูมิ
เพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับไอออนบวก อิเล็กตรอนเพิ่มเติมจะทำหน้าที่ขยายสัญญาณอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ในขณะที่ไอออนบวกจะถูกดึงดูดไปยังตัวอย่าง ซึ่งจะชดเชยประจุลบที่สะสมโดยอิเล็กตรอนปฐมภูมิ
รอบการทำให้เปียกและการทำให้แห้งหากใช้ไอน้ำเป็นก๊าซในการถ่ายภาพ ห้องตัวอย่าง
จะกลายเป็นสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการรักษาเสถียรภาพของตัวอย่างที่มีของเหลวและทำการทดลองในแหล่งกำเนิด ตัวอย่างเช่น สามารถศึกษาตัวอย่างได้เมื่อผ่านวงจรของการทำให้เปียกและการทำให้แห้ง ชิ้นงานยังสามารถถูกทำให้ร้อน เย็น ยืด บีบอัด และจัดการในลักษณะอื่นๆ
โดยสัมพันธ์กับกลุ่มของก๊าซที่เหมาะสมกับการทดลอง ความก้าวหน้าล่าสุดในการออกแบบเครื่องตรวจจับหมายความว่าสามารถดำเนินการทดลองที่ความดันในห้องสูงถึงประมาณ 4 kPa แม้ว่าจะไม่ใช่ความดันบรรยากาศ (101 kPa) แต่ความดันใน SEM ปกติจะต่ำกว่านี้ประมาณหนึ่งล้านเท่า
แนะนำ 666slotclub.com
