Kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp (SEM/FIB)

A ELTE Kutatási Infrastruktúra Adatbázis wikiből


Tartalomjegyzék



Általános leírás

*Gép/műszer/helyiség szakszerű, hivatalos megnevezése
Kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp (SEM/FIB)
*Az adott Gép/műszer/helyiség rövid leírása, legfőbb tudományos és/vagy műszaki jellemzői
A pásztázó elektronmikroszkóp FEI Quanta 3D típusú, nagyfelbontású kétsugaras készülék. A két sugár azt jelenti, hogy rendelkezik elektronforrással és ionforrással is. Az elektronnyaláb és az ionnyaláb egyaránt alkalmas arra, hogy mikroszkópi képet készíthessünk, ugyanakkor az ionnyaláb az anyagminta felületének megmunkálását is lehetővé teszi.

A pásztázó elektronmikroszkópban a mikroszkópi kép kialakulása különbözik attól, ahogyan az egy hagyományos optikai mikroszkópban történik. Itt a fókuszált elektronnyaláb a minta felületét pásztázza, miközben különböző „termékeket” vált ki a felületből. Ilyen „termékek” lehetnek a felület elektronjaiból származó szekunder elektronok, a nyaláb elektronjai közül nagyszögben szóródó visszaszórt elektronok, illetve a mintából kiváltott röntgen fotonok. Ezeket a termékeket detektorok gyűjtik össze, és segítségükkel a képernyőn mikroszkópi kép hozható létre. Minthogy a kiváltott termékek energiája különböző, ezért a felület közeli tartományokról, különböző mélységből hoznak információt. A legkisebb energiája a szekunder elektronoknak van (néhány eV), ezért ezek segítségével gyakorlatilag csak felületi információ nyerhető. Ilyenkor a felbontást gyakorlatilag a fókuszált elektronnyaláb mérete szabja meg. A maximális felbontóképesség szekunder elektronok esetén ~ 1 nm. A visszaszórt elektronok energiája sokkal nagyobb, mint a szekunder elektronoké (több keV is lehet). Ezért ez a „termék” mélyebbről hoz információt. Ennek megfelelően a felbontás is kisebb ~ 3 – 4 nm. A röntgen fotonok energiája információt nyújt arról, hogy milyen atomból származik. Ezért az összegyűjtött röntgen fotonok segítségével a minta összetétele analizálható, akár a minta egy pontjában, akár a minta felülete mentén.

A Quanta 3D mikroszkóp rendkívüli tulajdonsága, hogy ezzel a mikroszkóppal különösebb mintaelőkészítés nélkül vizsgálhatók szigetelő minták és biológiai objektumok is. Az elektronnyalábban szállított töltés a szigetelő minta felületén felhalmozódhat, lehetetlenné téve a felület további vizsgálatát. A hagyományos pásztázó elektronmikroszkópokban ezt a feltöltődést úgy kerülik el, hogy egy vékony aranyréteg rápárologtatásával vezetővé teszik a minta felületét. Sok esetben, például nanoobjektumok vizsgálata esetén, a felület borítása nem jó megoldás, mert lényegesen módosítja a minta tulajdonságait. A Quanta 3D mikroszkópban létezik olyan alacsony vákuumos üzemmód, amely feleslegessé teszi a felület beborítását, mert a gázos környezet képes a felületi töltések semlegesítésére. A Quanta 3D mikroszkóp másik rendkívüli tulajdonsága, hogy a vákuumra és a vízvesztésre érzékeny biológiai minták közvetlenül is vizsgálhatók, mert a készüléknek van egy ún. környezeti üzemmódja, ahol nedves gázban végezhetők a mérések.

A Quanta 3D pásztázó elektronmikroszkóp tehát előnyös tulajdonságai révén alkalmas a nano mérettartomány (1 nm – 100 nm) kényelmes vizsgálatára.
*Gép/műszer/helyiséghez tartozó honlapcím (ha van)
http://sem.elte.hu

Tudományterületek

*Az adott gép/műszer/helyiség mely tudományterületek kutatása során használható?
(K+F Tárgyszórendszer; thesaurus ortelius; több is megadható)
4.6.16 Szilárdtestfizika
*Az adott gép/műszer/helyiség mely tudományterületek kutatása során használható? (TEÁOR besorolás; több is megadható)
721 Természettudományi, műszaki kutatás, fejlesztés
*A berendezéssel elvégezhető mérések/kutatások
A berendezéssel vezető és nem-vezető minták mérhetők különleges mintaelőkészítés nélkül (anélkül, hogy vezető réteggel kelljen befedni a felületet). Ennek érdekében a nagyvákuumos üzemmód mellett a berendezésnek alacsonyvákuumos üzemmódja is van. A vákuumrendszer teljesen olajmentes.

Detektorok: A fenti üzemmódok mindegyikére alkalmas szekunder elektron detektor (SED); visszaszórt elektron detektor (BSED); szilícium drift röntgen detektor (EDX), amely folyékony nitrogén mentes (Peltier-hűtésű), és a bórtól az uránig képes elemanalízisre; infravörös CCD kamera a mintatér optikai megfigyelésére.

A SEM felbontás paraméterei: SED felbontás nagyvákuum esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 1,2 nm. SED felbontás nagyvákuum esetén, 1 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 2,5 nm. SED felbontás alacsony vákuum (vagy töltéskompenzáció) esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 1,5 nm. SED felbontás alacsony vákuum (vagy töltéskompenzáció) esetén, 3 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 3 nm. BSED felbontás nagyvákuum esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 2,5 nm. BSED felbontás nagyvákuum esetén, 1 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 4 nm. BSED felbontás alacsony vákuum (vagy töltéskompenzáció) esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: ≤ 3 nm. EDX detektor energia felbontásra: 130 eV @ Mn Kα. A detektor sebessége: 105 cps.



Működés, működtetés

*A gép/műszer/berendezés színvonala világszínvonalhoz viszonyítva (1 = elavult, de még használható; 3= közepes 5 = vezető)
3
*A gép/műszer/berendezés színvonala magyarországi viszonylatban (0=felújítandó, nem használható 1 = elavult, de még használható; 3= közepes 5 = vezető)
5
*A gép/műszer/berendezés egyedisége világviszonylatban (1= nagyon elterjedt, 5= világviszonylatban ritkaság)
1
*A gép/műszer/berendezés egyedisége magyarországi viszonylatban (1= nagyon elterjedt, 5= magyarországi viszonylatban ritkaság))
5




Személyes eszközök