بهترین ضخامت پوشش رسانا برای میکروسکوپ الکترونی و میکروآنالیز

Grain Growth in Metallic Thin Films: Microscopy of Microstructural Development

ضخامت مناسب پوشش رسانا برای TEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) معمولاً به یک پوشش نازک کربن رسانا روی توری TEM برای پشتیبانی از نمونه در طول فرآیند تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی و همچنین یک لایه نازک رسانا روی نمونه‌های غیر رسانا برای جلوگیری از شارژ تجمع بار بر روی نمونه نیاز دارد. معمولاً برای تصویربرداری با وضوح بالا به یک لایه پشتیبان (معمولا کربن) فوق نازک <3 نانومتر و برای آماده‌سازی نمونه به یک لایه کربن نازک حدود ۵ نانومتر نیاز است.

ضخامت مناسب پوشش رسانا برای تجزیه و تحلیل ریزساختار

امروزه، اکثر نمونه‌های تحقیقاتی و محصولات صنعتی در زمینه‌های مختلف برای دستیابی به بهترین عملکرد، نیاز به میکروآنالیز ساختار نمونه دارند که اکثر آنها شامل برهم‌کنش پرتو الکترونی با نمونه هستند. بنابراین، پوشش‌دهی نمونه با یک لایه نازک رسانا برای دستیابی به نتیجه دقیق لازم است. ضخامت مناسب پوشش به نوع تجزیه و تحلیل الکترونی و ساختار نمونه بستگی دارد. ضخامت مناسب پوشش لایه رسانا برای دستیابی به نتایج آنالیز الکترونی ریزساختارها و طیف‌سنجی با کیفیت بالا در ادامه مورد بررسی قرار می‌گیرد.

WDS (طیف‌سنجی پراش طول موج)

مشابه روش‌های قبلی برای آماده‌سازی نمونه برای میکروآنالیز الکترونی، سطح نمونه‌های عایق الکتریکی با لایه‌نشانی لایه نازک کربنی، عمدتاً به روش تبخیر حرارتی کربن، پوشش داده می‌شوند تا رسانایی سطح نمونه تضمین شود، در حالی که نمونه‌های رسانا نیازی به پوشش ندارند. از آنجایی که لایه کربن می‌تواند اشعه ایکس کم‌انرژی را به طور قابل توجهی جذب کند و بر آنالیز عناصر سبک تأثیر بگذارد، پوشش آلومینیوم نیز پیشنهاد شده است.

دستگاه‌های پوشش‌دهی در خلاء شرکت پوشش‌های نانوساختار: لایه‌نشان‌هایSEM و پوشش‌های کربنی

شرکت پوشش‌های نانوساختار سیستم‌های لایه‌نشانی مختلفی را به منظور پوشش‌دهی نمونه‌های SEM ارائه می‌دهد که دارای حسگرهای ضخامت QCM، نگهدارنده نمونه چرخشی یا سیاره‌ای، با قابلیت انجام فرآیندهای لایه‌نشانی خودکار و نظارت بر فرآیند در حین انجام کار هستند که می‌توانند لایه‌های نازک رسانا با ضخامت نانومتری را به صورت تکرارپذیر لایه‌نشانی نمایند. دستگاه‌های اسپاترکوتر DSR1 و DST1 برای ایجاد پوشش‌های فلزی به روش کندوپاشی (اسپاترینگ) روی نمونه‌های میکروسکوپ الکترونی ایده‌آل هستند، در حالی که DCR و DCT پوشش‌های کربنی کاملی برای پوشش توری‌های TEM و آنالیز EDS هستند. سیستم‌های پوشش ترکیبی، مانند DSCR و DSCT، هم پوشش‌دهی کندوپاشی و هم تبخیر کربن را برای ارائه یک تجربه پوشش‌دهی متنوع برای محققان فراهم می‌کنند.

منابع

1. Höche, J. Gerlach, and T. Petsch. “Static-Charging Mitigation and Contamination Avoidance by Selective Carbon Coating of TEM Samples.” Ultramicroscopy, 2006.
2. Yun Xu, Fan Zhang, and Fairy Chen. “Study of Coating Effect on TEM Sample Damage and Elemental Analysis.” China Semiconductor Technology International Conference, 2024.
3. https://www.jeol.com/applications/pdf/sm/sem_atoz_all.pdf
4. https://warwick.ac.uk/research/rtp/em/info/specimenpreparation.pdf
5. https://www.ebsd.com/hints-and-tips/ebsd-sample-preparation/preventing-charging-coating

6. https://www.struers.com/-/media/Library/Brochures/English/Application-Note-EBSD.pdf

7. Walkiewicz. “Ultrathin Metal Coatings as a Solution for Successful SEM Imaging of Nano-Electrospinning Fibers.” Proceedings of the Microscience Microscopy Congress 2023 Incorporating EMAG 2023, 2023.
8. https://kindle-tech.com/faqs/how-thick-is-sputter-coating-sem?srsltid=AfmBOorKalDKtlQu0EcYSvEyidlHDmHnVDNn6C1Vm83tBtluVVfv0XLg
9. https://kindle-tech.com/faqs/how-thick-is-carbon-coating-for-sem?srsltid=AfmBOooNckCCxKpBkE8n-ST6EsFCWJhZ0r-AdKQ0vgN9ergrnjpQ4_4Y
10. https://www.leica-microsystems.com/science-lab/life-science/brief-introduction-to-coating-technology-for-electron-microscopy/
11. https://www.nanoscience.com/blogs/how-does-coating-thickness-affect-sem-imaging/
12. https://www.jeolusa.com/RESOURCES/Sample-Preparation/Documents-Downloads/sample-coating-for-sem#:~:text=Traditional%20methods%20of%20dealing%20with,buildup%20and%20minimize%20beam%20damage
13. https://jeolusa.s3.amazonaws.com/resources_sp/Sample%20Coating%20for%20SEM.pdf?AWSAccessKeyId=AKIAQJOI4KIAZPDULHNL&Expires=2145934800&Signature=DJGMwbZkPGvz%2B4vkGsHMDV0nbXc%3D
14. https://www.gu.se/en/core-facilities/sem-sample-preparation-techniques#:~:text=To%20prevent%20charge%20buildup%20on,to%20obscure%20specimen%20surface%20details
15. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=22267
16. https://www.ebsd.com/hints-and-tips/optimization-sem-condition
17. https://www.ebsd.com/hints-and-tips/ebsd-sample-preparation/preventing-charging-coating
18. https://www.tedpella.com/Support_Films_html/Support_Films_and_Substrates_Overview.aspx
19. https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/82646/12-141-january-iap-2010/contents/lecture-notes/MIT12_141IAP10_coursenotes.pdf
20. Chatterjee, Nilanjan, and Timothy L. Grove. “12.141 Electron Microprobe Analysis by Wavelength Dispersive X-ray Spectrometry, January (IAP) 2006.” (2006).
21. Stokroos, Kalicharan, Van Der Want, and Jongebloed. “A Comparative Study of Thin Coatings of Au/Pd, Pt and Cr Produced by Magnetron Sputtering for FE‐SEM.” Journal of Microscopy, 1998.
22. Dulmaa, Altangerel, et al. “On the grain size-thickness correlation for thin films.” Acta Materialia 212 (2021): 116896. Kondo, Toshiyuki, et al. “Thickness dependence of grain boundary strengthening effect on plasticity of submicrometer-to nanometer-thick freestanding copper thin films.” Materials Science and Engineering: A 931 (2025): 148193. 
23. https://www.emsdiasum.com/7a-holey-carbon-film-2?srsltid=AfmBOoqale78M_4Gj7RQ4yGeP6_HmM8hPZqJkraeLA34Qo8mQdNc9zI3
24. Sikora, M., and D. Wojcieszak. “Impact of carbon and platinum protective layers on EDS accuracy in FIB cross-sectional analysis of W/Hf/W thin-film multilayers.” Micron 186 (2024): 103689