آنالیز FE-SEM

آنالیز FE-SEM چیست؟

میکروسکوپ SEM رایج‌ترین نوع میکروسکوپ الکترونی است. این میکروسکوپ ریزساختارمواد را با روبش سطح توسط پرتو الکترونی بررسی می‌کند و مشابه میکروسکوپ‌های نوری، ولی با قدرت تفکیک بسیار بالاتر و عمق میدان بسیار بزرگ­تر، عمل می‌کند. شاید مهم‌ترین ویژگی میکروسکوپ الکترونی روبشی، نمایش سه­ بعدی تصویرهای آن به دلیل عمق میدان بزرگ آن باشد. در مقایسه با میکروسکوپ الکترونی عبوری، کار با میکروسکوپ الکترونی روبشی و نگهداری آن تا حدودی آسان­تر است. به علاوه، میکروسکوپ الکترونی روبشی با روش­های مختلفی شامل تجهیز شدن با طیف­ سنجی انتشاری انرژی پرتوایکس و طیف­ سنجی انتشاری طول­ موج پرتوایکس امکان دست­یابی به اطلاعات شیمیایی نمونه را نیز فراهم می‌کند.

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشابه میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) همانطور که در شکل هم نشان داده شده است، از تفنگ الکترونی و مجموعه‌ای از عدسی‌ها و روزنه‌های الکترومغناطیسی تشکیل شده است. در میکروسکوپ الکترونی روبشی، پرتو الکترونی منتشر شده از تفنگ الکترونی برای روبش سطحی تا اندازه قطر یک سوزن ریز متمرکز می‌شود.روبش پرتو روی جسم توسط سیستم شکست پرتو که در ترکیب با عدسی شیئی درمیکروسکوپ الکترونی روبشی است، عمل می‌کند. سیستم شکست، پرتو را بر روی سطح نمونه در امتداد یک خط حرکت می‌دهد. سپس پرتو به نقطه‌ای دیگر بر روی خط بعد جابجا می­شود‌ به نحوی که محل تصویر به ­صورت مستطیل بر روی سطح نمونه تولید می‌شود.

بمباران نمونه توسط الکترون ها سبب می شود تا از نمونه، دو نوع الکترون برگشتی (Backscattered) و ثانویه (Secondary) و همچنین امواج پرتو ایکس مشخصه ساطع شود. هر کدام از این موارد می تواند اطلاعات متفاوتی را برای استفاده کننده فراهم آورد. الکترون های ساطع شده از سطح به سمت صفحه دارای بار مثبت رها می شوند و در آنجا تبدیل به سیگنال می شوند. حرکت پرتو بر روی نمونه مجموعه ای از سیگنال ها را فراهم می کند که بر این اساس میکروسکوپ می تواند تصویری از سطح نمونه را بر صفحه کامپیوتر نمایش دهد.

قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی روبشی با اندازه پرتو الکترونی که نمونه را روبش می‌کند، کنترل می‌شود. با یادآوری این نکته که حد بزرگ­نمایی مؤثر با قدرت تفکیک میکروسکوپ تعیین می‌شود، سیستم‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی می‌توانند بزرگ­نمایی مؤثر ۲۰۰۰۰ برابر، برای اندازه پرتو ۱۰ نانومتری تولید کنند.برای تصویربرداری با بزرگ­نمایی کم، میکروسکوپ الکترونی روبشی مطلوب‌تر از میکروسکوپ نوری است زیرا عمق میدان در میکروسکوپ الکترونی روبشی بزرگ­تر است.

میکروسکوپ الکترونی روبشی با روش­های مختلفی شامل تجهیز شدن با طیف­ سنجی انتشاری انرژی و طول­ موج پرتو ایکس امکان دست­یابی به اطلاعات شیمیایی نمونه را فراهم می‌کند. طیف ­سنجی پرتو ایکس (EDAX یا EDS) روشی برای استفاده از پرتو‌های ایکس مشخصه در تعیین عنصرهای شیمیایی است. این روش، متفاوت از پراش پرتوایکس برای آنالیز ساختار بلوری است. طیف­ سنجی پرتو ایکس حضور و مقدار عنصرهای شیمیایی را با پیدا کردن پرتو‌های ایکس مشخصه آنها تعیین می‌کند. این پرتو­ها از اتم­ هایی که تحت تابش پرتو پرانرژی قرار گرفته‌اند، ساطع می‌شود. از پرتو‌های ایکس مشخصه‌ای که از اتم­های نمونه منتشر می‌شود، عنصرهای شیمیایی را می‌توان از طول­ موج پرتو ایکس، به­ صورت طیف ­سنجی انتشاری طول­ موج پرتو ایکس یا انرژی پرتو ایکس، تعیین کرد.