Downloaded 527 times
Uploaded byProf.Dr. İbrahim USLU
Taramalı Elektron Mikroskobu
Bu sunum Bu sunum Gazi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler ABD öğrencisi Doğan Yılmaz tarafından Yüzey Analiz Yöntemleri dersimde benim danışmanlığında hazırlanmıştır.
More Related Content
Similar to Taramalı Elektron Mikroskobu
Taramalı Elektron Mikroskobu
- 1. Taramalı Elektron Mikroskobu Busunum Gazi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler ABD öğrencisi Doğan Yılmaz tarafından Prof.Dr. İbrahim USLU danışmanlığında hazırlanmıştır Nisan-2013
- 2. Giriş • Taramalı elektronmiksopkobisi, bir elektron demetinin ilgilenilen örnek boyunca taranması ve bu örnekten saçılan elektronların algılanıp görüntü haline getirilmesi şeklinde uygulanan topografik bir inceleme yöntemidir. • Elektron demetinin nm boyutunda odaklamak mümkün olduğundan, bu yöntemin sağladığı çözünürlük ve detay çok yüksektir.
- 3. Tarihsel gelişimi • 1931Von Borris ve Ruska TEM i icat edildi. • 1935 Max Knoll ilk SEM’i üretti (Berlin) • 1965 ilk ticari SEM üretildi. (Cambridge Scientific Instruments) • Çözünürlük (1965) : 50 nm • Yüksek enerjili elektron demetinde rekor (0.4 nm @ 30 kV) Hitachi S-5500 • Düşük enerjili elektron demetinde rekor (0.9 nm @ 1 kV ) FEI company
- 4.
- 5.
- 6. Avantajlar-Dezavantajlar • Avantajları; ÇözmeGücü Çözme Derinliği Büyütme • Dezavantajları; Vakum İletken numune Fiyatı ve sarf malzeme masrafları
- 8.
- 9. Kullanım Yerleri • Topografi •Morfoloji • Şekil, Boyut, vs. • Kimyasal analiz • Sıvı özellik taşımayan her türlü iletken malzeme
- 10. Mikroskobun çalışma prensibi •Elektron tabancası • Saptırma bobinleri • EM Lensler • Aperture • Örnek tutucu • Dedektörler • Vakum chamber
- 11.
- 12. Vakum sistemi • Mekanikpompa 102 – 10−3 Pa • Turbo moleküler pompa 10−2 – 10−8 Pa
- 13. Vakum niçin önemli? •Elektron yayan yüzeylerin koroze olmaması için • Elektronların ortamda bulunan mokeküllerle az etkileşmesi için
- 14. Elektron tabancaları • Örneküzerine yoğunlaştıracak kadar elektron üreten kaynaklardır. • 3 çeşit elektron tabancası vardır. Tungsten Lanthanum hexaboride (LaB6) Field emission electron tabancaları
- 15. • Filament, elektrikakımı verilerek ısıtılır. Bu sayede yeterli enerjiye sahip elektronlar filamentin ucunda birikerek bir elekron bulutu oluşturur. • Filamentin yanına bir pozitif yüklü bir plaka (Anot) yerleştirilirse, elektronlar bu anotun çekimi etkisi altında kalır.
- 16. Tungsten Tabanca • Bukaynakta yayınım yüzeyinin çok küçük olması için 120 um tungten tel ince uç biçimi verecek şekilde bükülmüştür. İçinden geçen akımla filament ısınır. • 2700 C ye kadar ısınır. • 50-150 saat ömrü vardır. • Ucuzdur. • 10−3 Pa çalışma vakumuna ihtiyaç duyar
- 17. Lanthanum Hexaboride (LaB6)Tabanca • LaB6 elektron tabancası kristal haldeki LaB6 nın Tungsten veya Rhenium üzerine oturtulması ile oluşturulmuştur. Voltaj uygulandığında kristal ısınır ve elektron yaymaya başlar. • Düşük sıcaklıklarda çalışır. • Yüksek akımları kaldıracak kadar dayanıklıdır.
- 18. FEG Tabanca • FEGtabanca tungsten-zirconium uca sahiptir • En iyi çözme gücüne ve performansa sahiptir. • Yüksek vakumda ve yüksek manyetik alan etkisiyle elektronlar telden çekilir. Bu tabancada ısıtma yoktur. • Çözünürlüğü tungsten elektrodun 1/10 u ve LaB6 nın 1/5 i kadardır. • Ömrü Tungsten filamantınkinden 1000 kat daha fazladır.
- 19.
- 21.
- 22.
- 23.
- 24.
- 25. Elektron-örnek etkileşimi • Filamenttenelde edilen elektronlar örnek ile çarpışması sonucu iki çeşit sinyal oluşur. Elektron sinyalleri ve Foton sinyalleri
- 26.
- 27.
- 28. Gerisaçılan elektronlar • Gerisaçılanelektronlar, gelen elektronlar ile incelenen örnekteki atomların çekirdekleri arasındaki elastik çarpışmalardan dolayı oluşur. • Örnekteki atomların atom numarası ne kadar büyük olursa o kadar çok sayıda geri saçılan elektron elde edilir. • Elastik çarpışmada gelen elektronların enerji kaybı çok küçüktür. (<1eV)
- 30. İkincil elektronlar • Buelektronlar, gelen elektonlar ile iletkenlik bandındaki zayıf bağlı elektronlar veya valans elektronları arasındaki elastik olmayan çarpışmadan dolayı meydana gelir. • Böylece incelenen örnekten elektron koparılmış olur.
- 31. İkincil elektronlar • İkincilelektronlar düşük enerjili elektronlardır. • Detektöre 100-300 V arasında bir pozitif voltaj uygulanması ile kolaylıkla toplanabilirler. • Bu yolla ikincil elektronların %50-100 arasındaki kısmı toplanabilmektedir. • Böylece incelenen bölgenin 3 boyutlu görüntüsü elde edilmiş olur.
- 33. İkincil elektron dedektörü SideMounted In-Lens
- 34. İkincil elektron dedektörü SideMounted In-Lens
- 35.
- 36.
- 37. Büyütme Oranı • Tarananalanın boyutu küçültülürse büyütme oranı artar.
- 38. SEM + EDS •Örneğin yüzeyine yüksek enerjili elektronlar çarptığında bu çarpışmalardan dolayı, örnek yüzeyinde bazı elektronlar kopar. • Eğer bu elektronlar içteki (çekirdeğe yakın) orbitallerden koparılmışlarsa atomlar kararlıklarını kaybederler. Tekrar kararlı hale gelebilmek için dış orbitalerdeki elektronlar iç orbitaldeki boşlukları doldururlar.
- 39. • Dış orbitallerdekielektronların enerjileri iç orbitallerdeki elektronların enerjilerinden daha yüksek olduğu için, dış orbital elektronların iç orbitalleri doldururken belli bir miktar enerji kaybetmek zorundadır. • Bu kaybedilen enerji x-ışını şeklide ortaya çıkar. • Energy Dispersive Spektrometry SEM + EDS
- 40. SEM + EDS •Ortaya çıkan X-ışınlarının enerjisi ve dalgaboyu sadece atomla ilgili olmayıp o atomun alışverişde bulunan orbitalleri ile ilgili karakteristik bir özelliktir.
- 41. SEM + EDS •Orbitaller arasındaki elektron geçişi ve oluşan X- ışınlarının isimlendirlmesi.
- 42. SEM + EDS •Örnekten çıkan x-ışınları yarıiletken dedektör tarafından algılanır. • İletkenlik bandına geçen elektronlar, elektrik sinyaline dönüştürülür.
- 43. SEM + EDS •Örnek içerisindeki elementlerin yüzdeleri, elementlerin piklerinin altındaki alanlarla orantılıdır.
- 44.
- 45. • Elektron demetilitografisi, nanoteknoloji araştırmalarında yaygın olarak kullanılan ve ileri nanolitografi yetenekleri sağlayan bir tekniktir. • Bilgisayar kontrollü • Maskeye ihtiyaç yok • Yüksek çözünürlük (10 nm) • Işık kullanan litografik sistemlere göre pahalı ve daha yavaş SEM + EBL
- 47. SEM+ Desen işleyici+ Lazer interferometre
- 48.
- 49.
- 50.
- 51.
- 52.
- 53.