Scanning Electron Microscopy

Vil du se mer enn det du ser i et optisk mikroskop, men ikke trenger atomær oppløsning? Da er SEM svaret. Et elektronmiksroskop der man kan sender inn en elektronstråle på noen tusen elektronvolt og får ut sekundære elektroner (SE, secondary electrons), tilbakespredte elektroner (BSE, backscattered electrons), røntgenstråler og mye mer.

Parmetere

• Probe størrelse: En mer fokusert stråle, gir mindre intensitet.
• Working distance: En lengre WD, gir bedre depth of field.
• Aperture størrelse: En mindre aperture størrelse, gir bedre depth of field.

Best depth of field: lang WD, liten aperture størrelse Best kontrast: kort WD, stor aperture størrelse

Teknikker

SE

Sekundære elektroner (SE) er elektroner som blir "dyttet" ut av prøven av den initielle elektronstrålen. Disse kan igjen samles i to grupper: de elektronene som blir dyttet ut av elektroner fra elektronstrålen, og de som blir dyttet ut av backscattered elektroner som har returnert til overflaten etter flere uelastiske kollisjoner. Den første gruppen kommer fra overflaten (1-20nm), og oppløsningen er bare bestemt av diameteren på proben. SE har mye lavere energi (10-50eV) enn den initielle elektronstrålen, og er den gruppen av elektroner som gir høyest utbytte fra prøven. Siden de har såpass lave energier kan de lett bli samlet av en lav biasspenning. For å skille mellom SE fra elektronstrålen og de fra backscattered elektroner, har man satt en detektor rett ovenfor prøven, inne i det magnetiske feltet. SE fra elektronstrålen kommer fra overflaten rett under proben, og vil dermed fly opp i denne detektoren. SE fra backscattered kommer med større vinkel, og vil ikke treffe denne detektoren.

Faktorer som påvirker de sekundære elektronene er

• "Work function" til prøven, altså hvor lett det er for elektronene å komme ut. Jo lettere det er å komme ut, jo flere sekundære elektroner får man.
• Den initielle elektronstråle-energien. En høy energi fører til at strålen blir ført lengre ned i prøven, og dermed reduserer ant. sekundære elektroner. Men en lav energi fører til en lavere strøm i den initielle strålen, og dermed en lavere strøm av sekundære elektroner.
• Tettheten til prøven. Ved høyere atomnummer (Z) øker ant. sekundære elektroner.
• Topografi, en endring i overflaten gir en endring i hvor lett det er å komme seg ut. En region med en "dal" minker ant. elektroner, mens en region med en "ås" øker ant. elektroner.

Kontrast kommer enten fra variasjoner i atomnummer eller variasjoner i overflatetopografien. Den økende utstrålingen ved "åser" i topografien vil ofte være større enn den reelle åsen, og det samme vil skje ved daler. Dette fører til at bildet vi ser ligner på et skyggelagt bilde, og gir 3Dfølelse.

BSE

Backscattered elektroner er elektroner fra den initielle elektronstrålen som inngår i uelastiske kollisjoner og dermed blir sendt ut av prøven igjen.

Kontrast er gitt av:

• Atomnummer - mengden BSE er avhengig av atomnummeret i prøven, og øker med økende Z.
• Topografi - regioner som er vippet i forhold til BSE-detektoren, vil gi et bedre signal, enn regioner som er vippet andre veien. Segmentdetektorer vil gi topografikontrast en fordel i forhold til atomnummerkontrast.

Oppløsning: Ikke like bra som ved SE, da volumet BSE kommer fra spiller en rolle. Vanligvis ned mot 50nm ved strålingsenergier på 10-20keV.

Kan også brukes til å finne crystallstrukturen, ved å lage EBSD, lignende som Kichuchi-mønster.

EDS

Energy-dispersive spectrometry. Røntgenmetode. Sjekker ut hva slags materiale(r) du har i prøva. Kan lage -punkt, -linje eller EDS-kart. EDS-kart: Bruker lang tid, dårlig oppløsning. Ofte et problem at flere topper adderes sammen.