مبدأ وتطبيق المجهر الإلكتروني الماسح
بالمقارنة مع المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني النافذ، يتميز المجهر الإلكتروني الماسح بالخصائص التالية:
(1) قادرة على مراقبة البنية السطحية للعينة بشكل مباشر، بأحجام عينة تصل إلى 120 مم × 80 مم × 50 مم.
(2) عملية تحضير العينة بسيطة ولا تتطلب تقطيعها إلى شرائح رفيعة.
(3) يمكن ترجمة العينة وتدويرها في ثلاثة أبعاد في غرفة العينة، بحيث يمكن ملاحظتها من زوايا مختلفة.
(4) عمق المجال كبير، والصورة غنية بالمعنى ثلاثي الأبعاد. عمق مجال الفحص المجهري الإلكتروني أكبر بمئات المرات من المجهر الضوئي وأكبر بعشرات المرات من المجهر الإلكتروني النافذ.
(5) نطاق تكبير الصورة واسع، والدقة عالية نسبيًا أيضًا. يمكن تكبيره من عشرات إلى مئات الآلاف من المرات، ويتضمن بشكل أساسي نطاق التضخيم من العدسة المكبرة والمجهر الضوئي إلى المجهر الإلكتروني النافذ. تتراوح الدقة بين الفحص المجهري الضوئي والمجهر الإلكتروني النافذ، وتصل إلى 3 نانومتر.
(6) إن الضرر والتلوث الذي تتعرض له العينة بواسطة أشعة الإلكترون يكون صغيراً نسبياً.
(7) أثناء مراقبة الشكل، يمكن أيضًا استخدام الإشارات الأخرى المنبعثة من العينة لتحليل تكوين المنطقة الدقيقة.
هيكل ومبدأ عمل المجهر الإلكتروني الماسح
(1) الهيكل 1. أنبوب المرآة
يتضمن برميل العدسة مسدسًا إلكترونيًا ومكثفًا وهدفًا ونظام مسح. وتتمثل وظيفتها في توليد شعاع إلكتروني دقيق جدًا (يبلغ قطره حوالي بضعة نانومترات)، وإجراء مسح لشعاع الإلكترون على سطح العينة، مع تحفيز الإشارات المختلفة.
2. نظام جمع ومعالجة الإشارات الإلكترونية
في حجرة العينة، يتفاعل شعاع الإلكترون الماسح مع العينة لتوليد مجموعة متنوعة من الإشارات، بما في ذلك الإلكترونات الثانوية، والإلكترون المرتد، والأشعة السينية، وإلكترون الامتصاص، وإلكترون أوجيه، وما إلى ذلك. ومن بين الإشارات المذكورة أعلاه، أهمها هو الإلكترونات الثانوية، وهي الإلكترون الخارجي في ذرة العينة المثار بالإلكترون الساقط، تتولد في مساحة تتراوح من عدة نانومتر إلى عشرات نانومتر تحت سطح العينة، ويعتمد معدل إنتاجها بشكل أساسي على شكل العينة وتركيبها. بشكل عام، تشير الصورة الكهربائية الماسحة إلى صورة الإلكترونات الثانوية، وهي الإشارة الإلكترونية الأكثر فائدة لدراسة الشكل السطحي للعينات. مسبار الكاشف للكشف عن الإلكترونات الثانوية (الشكل 15 (2)) عبارة عن وميض. عندما يضرب الإلكترون الوامض، 1 يولد الضوء فيه. يتم نقل هذا الضوء بواسطة الموصل الضوئي إلى أنبوب المضاعف الضوئي، ويتم تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة حالية. بعد التضخيم المسبق وتضخيم الفيديو، يتم تحويل الإشارة الحالية إلى إشارة جهد، ويتم إرسالها أخيرًا إلى شبكة أنبوب الصورة.
