sem
sem

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ابزاری قدرتمند برای کسب اطلاعات در مورد ساختار و سایر ویژگی های نمونه در مقیاس نانو است. این میکروسکوپ امکان بررسی نمونه های مختلف از جمله سرامیک ها، فلزات، آلیاژها، نیمه هادی ها، نمونه های بیولوژیکی و … را با ثبت تصویر در مقیاس نانومتر فراهم می آورد. در مورد بعضی از نمونه ها لازم است که یک مرحله آماده سازی نمونه قبل از تصویربرداری انجام شود. این مرحله شامل نشاندن یک لایه 10 نانومتری از مواد رسانا مثل طلا، نقره، پلاتین یا کروم روی نمونه می باشد. پرتوهای پر انرژی الکترونی که در حین فرایند میکروسکوپی به نمونه برخورد می کنند موجب انتقال بخشی از انرژی خود و در نتیجه گرم شدن نمونه می شوند. در صورتی که نمونه حساس به پرتوهای الکترونی باشد مثل نمونه های بیولوژیکی، برخورد این پرتوها موجب آسیب تمام یا بخشی از ساختار نمونه می شود. در این موارد، پوشش ایجاد شده در مرحله آماده سازی نمونه، نقش لایه محافظ را ایفا می کند.
دسته دیگر نمونه ها که نیاز به آماده سازی قبل از فرایند میکروسکوپی را دارند، مواد غیر رسانا هستند. ساختار نارسانای این نمونه ها موجب به دام افتاد الکترون ها در سطح این مواد شده و در نتیجه موجب باردار شدن موقت سطح می شود. این پدیده موجب سفید دیده شدن نواحی باردار شده در تصویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی می شود. لایه رسانای نشانده شده روی نمونه قبل از فرایند میکروسکوپی مانند یک کانال عمل کرده و موجب حذف بارهای ایجاد شده روی سطح نمونه می شود.

تصویر میکروسکوپی از نمونه ای که فرایند آماده سازی نداشته است.

sem second

تصویر میکروسکوپی از نمونه ای که فرایند آماده سازی داشته است.

sem third
sem fourth

انتخاب ماده مناسب برای آماده سازی نمونه میکروسکوپ الکترونی
متداول ترین ماده مورد استفاده برای آماده سازی نمونه های میکروسکوپ الکترونی طلا است. طلا به دلیل داشتن هدایت الکتریکی بالا و دانه بندی کوچک (Small grain size)، موجب ایجاد تصاویر میکروسکوپی با کیفیت بالا می شود. در صورتی که فرایند EDX بجای SEM قرار است انجام شود، از لایه کربن بجای طلا در فرایند آماده سازی نمونه استفاده می شود. کربن دارای عدد اتمی کمی است و برخلاف طلا پیک نا خواسته ای به طیف پرتوی X نمونه اضافه نمی کند.

sem fifth

برای فرایند میکروسکوپی با رزولوشن بسیار بالا (Ultra-high Resolution) استفاده از موادی مثل کروم (Cr)، ایریدیوم (Ir)، تنگستن (W) توصیه می شود. این مواد به علت دانه بندی بسیار ریز (Very fine grain size) موجب افزایش کیفیت و رزولوشن تصویر می شوند. این مواد دارای نرخ لایه نشانی پایینی هستند و به علت اکسیدپذیر بودن، باید در محیط خلاء بالا و با سیستم های لایه نشانی دارای پمپ توربو مولکولار لایه نشانی شوند. سایر مواد مورد استفاده برای آماده سازی نمونه های میکروسکوپ الکترونی، مثل نقره، پالاتین . پالادیوم این مزیت را دارند که قابلیت حل شدن و از بین رفتن را دارند به طوری که بتوان نمونه را به شرایط قبل از لایه نشانی برگرداند.