بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: سیستم های تصویرسازی و خلأ در میکروسکوپ الکترونی روبشی
اسلاید 3 :
سیستم تصویرسازی
با برخورد پرتو الکترونی ساطع شده از نمونه به جرقه زن، فوتونهای نور تولید می شوند (انرژی هر یک از فوتونها با انرژی پرتوی الکترونی برخورد کرده با آشکارساز متناسب است).
فوتونهای مذکور توسط هدایت گر نوری به داخل تقویت کننده نوری (خارج از محفظه خلأ دستگاه) هدایت شده و در آنجا تقویت می شوند.
فوتونهای نوری تقویت شده، با حفظ نسبت انرژی متناسب با انرژی پرتو الکترون برخورد کرده به جرقه زن، وارد بخش تولید سیگنال الکتریکی می شود (توسط یک فوتو کاتد).
در این مرحله، مجدداً نور به الکترون تبدیل شده و با برخورد به صفحه فسفرسنت، موجب ایجاد نقاط تصویری قابل مشاهده بر روی صفحه نمایش دستگاه می گردد.
اسلاید 4 :
سیستم تصویرسازی
سیستم تصویر برداری در SEM بر استفاده از لوله پرتوی کاتدی (Cathode Ray Tube) CRT مبتنی است.
لوله پرتوی کاتدی، محفظه استوانه ای تحت خلأ است که در آن، تصویر با تهییج نقاط مختلف یک صفحه فسفرسنت با انرژی مختلف ایجاد می شود.
اسلاید 5 :
سیستم تصویرسازی
# مشکل اساسی استفاده از CRT در تصویرسازی :SEM
انرژی کم پرتوهای الکترونی به دست آمده از نمونه (خصوصاً پرتو الکترونهای ثانویه) نسبت به انرژی مورد نیاز برای تهییج صفحه فسفرسنت.
بنابراین ایجاد یک تصویر بر روی CRT نیاز به تعیین و کنترل دو عامل دارد:
شدت پرتوی الکترونی
محل برخورد الکترون به صفحه فسفرسنت
اسلاید 6 :
نکات مهم در سیستم تصویرسازی
اندازه اجزای تصویر بزرگنمایی شده نباید از محدوده قدرت تشخیص چشم انسان (2/0 میلیمتر) کوچکتر باشد.
اندازه CRT ثابت است. از آنجا که هر نقطه بر روی نمونه، نقطه نظیری روی CRT دارد، با کاهش اندازه قاب تصویر(مساحت روبش بر روی نمونه)، می توان بزرگنمایی را افزایش داد.
هر چه ذرات پوشش فلورسنت صفحه CRT ریزدانه تر باشد، قدرت تفکیک بهتر خواهد بود.
برای اینکه تصویری با کیفیت مناسب حاصل شود، باید افزایش زمان تقویت کننده ویدئویی چندین برابر کوچکتر از زمان لازم برای حرکت پرتوی الکترونی روی اجزای نمونه مورد بررسی باشد.
اسلاید 7 :
سیستم خلأ
علت نیاز به خلأ در سیستمهای الکترونی:
الکترونها در محیط گازی به شدت پراکنده می شوند، اما پراکنده شدن نور در محیط گازی، بسیار کمتر از الکترون است :
- پراکنده شدن الکترونها در شرایط خلأ نامناسب باعث کاهش قدرت تفکیک و وضوح تصویر می گردد.
- با توجه به دمای بالای فیلامانهای ترمویونی و حساسیت فیلامانهای نشر میدانی به حضور اکسیژن و سایر مواد گازی، نیاز به کاهش شدید فشار گاز توسط سیستمهای خلأ و کنترل حضور مواد گازی اجتناب ناپذیر است.
تفاوت عمده نور و پرتوی الکترونی
اسلاید 8 :
انواع سیستم خلأ
عمومی ترین تجهیزات ایجاد خلأ بالا در SEM:
پمپهای چرخشی (Rotary Pump)- ایجاد خلأ اولیه
پمپهای توربومولکولی(Turbo Molecular Pump)- ایجاد خلأ نهایی در سیستم
پمپ های نفوذی (Diffusion Pump)- ایجاد خلأ نهایی در سیستم
پایین بودن خلأ در میکروسکوپهای الکترونی باعث تخلیه الکتریکی ناگهانی در طول مسیر اپتیکی و همچنین آلودگی نمونه و تجهیزات موجود می گردد.
لازم است تمام مسیرهای اپتیکی در میکروسکوپ الکترونی تا فشاری کمتر از 10-10 پاسکال خلأ شوند.
اسلاید 9 :
پمپهای مکانیکی چرخشی
پمپهای چرخشی (پمپهای پره ای) با اعمال فشار روغن بر یک پره ی خارج از مرکز کار می کنند. با چرخش پره و جابجایی ساده هوا خلأ ضعیفی در حدود 2-10 تور ایجاد می شود.
اسلاید 10 :
پمپهای نفوذی
در پمپهای نفوذی از بخار روغن در ایجاد خلأ استفاده میشود که منجر به باقی ماندن مقادیر بخار روغن در محفظه می شود. همچنین وجود روغن در محفظه، منجر به خطا در تعیین کربن نمونه توسط آنالیزگرهای همراه SEM می شود.
پمپ نفوذی مستقیماً در زیر ستون SEM قرار می گیرد و مرحله نهایی ایجاد خلأ را انجام می دهد. حداکثر خلأ ایجاد شده توسط پمپهای نفوذی 5-10 تور می باشد.
اسلاید 11 :
پمپهای توربومولکولی
اهمیت پمپهای توربومولکولی:
توانایی بالایی در به حداقل رساندن آلودگی در SEM .
تنها محدودیت این پمپها نسبت به پمپهای نفوذی، قیمت بالای آنها می باشد.
اسلاید 12 :
خطای لنزهای الکترونی
با توجه به مقدار خطای لنز، هر نقطه از جسم به صورت یک صفحه دایره شکل(Disc) تصویر می شود که به «صفحه آشفتگی یا اغتشاش» (Disc of Confusion) معروف است.
در استفاده از یک لنز دستی برای بزرگنمایی یک جسم خاص، فرض بر این است که هر نقطه تصویر، به وسیله لنز، از یک نقطه جسم نشأت گرفته است. اما در میکروسکوپهای الکترونی که لنزها با هم تلفیق شده و بزرگنمایی قابل توجهی ایجاد می نمایند، فرض «نقطه تصویر- نقطه جسم» به کارکرد مناسب وابسته است.
اسلاید 13 :
انواع مهم خطای لنزهای الکترونی
معمولاً لنزها (شیشه ای یا مغناطیسی) دارای انحرافاتی هستند. در تصویرسازی نقطه به نقطه، خطاها کمترند، اما واقعیت تصویرسازی به صورت نقطه به صفحه (دایره ای) است:
1- خطای کروی
2- خطای رنگی
3- آستیگماتیسم
اسلاید 14 :
خطای کروی
خطای کروی هنگامی بروز می کندکه قدرت میدان در عرض فاصله لنز متغیر باشد:
با نصب یک صفحه شکاف دار یا روزنه در مقابل پرتوهای ورودی می توان خطای کروی را به حداقل رسانید.
افزایش قدرت میدان نیز قادر است از میزان خطای کروی بکاهد.
خطای کروی به عنوان محدودیت استفاده از میکروسکوپ الکترونی در ایجاد تصویر از جزئیات نمونه های بسیار ریز است.
اسلاید 15 :
خطای کروی
اسلاید 16 :
خطای رنگی
خطای رنگی به امکان غیر تک رنگ شدن پرتوهای روشن کننده یا انرژی منتشر شده از الکترونها مرتبط می شود و در صورت بروز حالتهای زیر افزایش می یابد:
- همه الکترونها، پرتاب کننده الکترون را با همان سرعت اولیه ترک نکنند.
- وسایل پایدار کننده ولتاژ بالا ناکافی بوده و یا خوب عمل نکند.
- جریان سیم پیچها به درستی کنترل نشوند.
- هنگام برخورد یا عبور الکترونها به نمونه، تلفات انرژی وجود داشته باشد.
با کم شدن فاصله کانونی لنز نهایی و افزایش ولتاژ شتاب دهنده، ضمن افزایش توان تفکیک، خطای رنگی کاهش می یابد.
اسلاید 17 :
خطای رنگی
با کم شدن فاصله کانونی لنز نهایی و افزایش ولتاژ شتاب دهنده، ضمن افزایش توان تفکیک، خطای رنگی کاهش می یابد:
اسلاید 18 :
آستیگماتیسم
در میکروسکوپها فرض بر این است که لنزها با تقارن کامل تهیه شده اند. اما هرگونه انحراف از میدانهای مغناطیسی متقارن کامل، باعث ایجاد تصویر یک نقطه از جسم به صورت خط یا رگه خواهد شد.
- به دلیل افزایش آلودگی (از طریق نمونه و سیستم خلاء) در حین کارکرد معمولی میکروسکوپ، ممکن است این خطا افزایش یابد.
