مرکز انجمنهای تخصصی

 ميكروسكوپ الكتروني و سيستم آناليز edx  

در ميكروسكوپ نوري شايد بتوان با تغيير انحناي (تقعر و تحدب) سطح عدسي‌ها و تعداد آنها بزگنمائي تصاوير را به هر مقدار زياد كرد اما به علت بلند بودن طول موج نور عملاً تصاوير در بزرگنمائي‌هاي بالاي 2000 وضوح خود را از دست مي‌دهند. منظور از وضوح يا RESOLUTION كمترين فاصله بين دو نقطه‌اي است كه بتوان آنها را با ديدن از هم تفكيك كرد.
در ميكروسكوپ الكتروني بجاي نور از شعاع الكتروني استفاده مي‌شود. چون طول موج الكترون بسيار كوتاه است ميتوان در ميكروسكوپهاي الكتروني بزرگنمائي تصاوير را بسيار بالا برد (تا حد يك ميليون برابر در بعضي از ميكروسكوپهاي الكتروني و يا بيشتر). اما استفاده از اشعه الكتروني محدوديت‌هاي خاصي نيز ايجاد مي‌كند؛ از جمله اينكه شعاع الكترون تك طول موج ميباشد و تصاوير حاصله سياه و سفيد هستند (رنگي نيستند)، اما در سيستم‌هاي مدرن كه مجهز به نرم افزار image analysis هستند ميتوان با ايجاد رنگهاي مصنوعي (Pseudo-color) تصاوير نسبتاً رنگي بدست آورد، دومين محدوديت اينست كه الكترون بر خلاف نور نميتواند به آساني در هوا حركت كند، در نتيجه بايد در مسير حركت الكترون و محفظه نمونه خلأ بسيار قوي ايجاد كرد. با استفاده از يك پمپ rotary و يك پمپ diffusion خلأ مورد نياز ايجاد ميشود.
پمپ rotary خلأ را به [sup]3-[/sup]10 تور ميرساند و سپس پمپ diffusion فعال ميگردد شروع بكار مي‌كند و خلأ را در داخل ميكروسكوپ به [sup]6-[/sup]10*2 تور مي‌رساند تا سيستم شروع بكار كند.
ميكروسكوپ‌هاي الكتروني در كل دو نوع مي‌باشند.

نوع اول ميكروسكوپ الكتروني روبشي يا scanning electron microscope ناميده ميشود. در اين نوع ميكروسكوپ الكترون به سطح نمونه تابيده ميشود منعكس ميگردد و توسط ديتكتورها جمع آوري ميشود تبديل به فوتون نوري مي‌گردد تا تصوير مرئي ايجاد شود. به عبارت ديگر اين نوع ميكروسكوپ فقط از ساختار سطحي تصوير ميدهد.
حداكثر ولتاژي كه توسط اين نوع ميكروسكوپ‌ها مورد استفاده قرار ميگيرد حدود KV 30 مي‌باشد. اين ولتاژ براي شتاب دادن الكترون استفاده ميشود. براي بدست آوردن بزرگنمايي‌هاي بالاتر و وضوح بيشتر از ولتاژ بيشتري استفاده ميشود تا الكترون شتاب و انرژي بيشتري داشته باشد. ميكروسكوپ الكتروني دانشگاه تربيت مدرس از نوع SEM است و ساخت شركت فيليپس (Philips) از كشور هلند و مدل XL30 ميباشد.

نوع دوم ميكروسكوپ الكتروني T.E.M يا Transmission electron microscope ميباشد. در اين نوع ميكروسكوپ شعاع الكتروني از نمونه عبور ميكند تا از ساختار داخل نمونه تصوير گرفته شود. در نتيجه الكترون بايد شتاب و انرژي بسيار بالايي داشته باشد، و اين ضرورت با استفاده از ولتاژهاي بالا تا KV 400 و يا حتي بيشتر عملي ميگردد. ميكروسكوپ‌هاي T.E.M موجود در ايران بيشتر 60 تا 80 كيلو ولت و ميكروسكوپ‌هاي دانشگاه شريف و پژوهشگاه مواد و انرژي 200 كيلوولت مي‌باشند. نمونه‌ها بايد بسيار نازك باشند تا الكترون بتواند از آنها عبور كند و از ساختار داخل آنها تصوير ايجاد كند، در نتيجه آماده سازي نمونه براي T.E.M كار بسيار مشكل و دقيقي ميباشد و هزينه كار با T.E.M چند برابر SEM ميباشد.
منابع ايجاد الكترون انواع مختلفي دارند، در ساده ترين نوع آن با عبور جريان برق از يك فيلامنت تنگستني و داغ شدن آن الكترون توليد ميشود. شعاع الكتروني در داخل يك لوله چند تكه مسي كه column ناميده مي‌شود از چند دريچه با قطر حدود يك ميليمتر عبور ميكند تا ستوني گردد و مقطع گرد پيدا كند. شعاع الكترون همزمان از ميان يك سري كويل كه با عبور جريان برق ميدان مغناطيسي ايجاد مي‌كنند عبور مي‌كند و تحت تأثير ميدان مغناطيسي شتاب و انرژي پيدا ميكند، تغيير بزرگنمايي، ايجاد همگرايي و واگرايي مورد نياز نيز توسط اين ميدان‌هاي مغناطيسي صورت مي‌گيرد.

منابع ديگر توليد الكترون استفاده از فيلامنت‌هاي ديگري از نوع (F.E.) Field emission و يا از جنس LaBb مي‌باشند، كه به خلأ بسيار بالاتري نياز دارند ولي عمر بسيار طولاني تري دارند وضوح تصاوير حاصله از آنها بيشتر است.

سطوح نمونه‌هايي كه با ميكروسكوپ SEM بررسي ميشوند بايد داراي هدايت الكتريكي باشند وگرنه الكتروني كه به سطح نمونه تابيده ميشود دفع نمي‌گردد روي سطح باقي مي‌ماند و ايجاد شارژ ساكن ميكند، الكترونهاي بعدي با اين شارژ ساكن با بار همنام برخورد مي‌كنند دفع و يا منحرف ميشوند و در نتيجه تصوير حاصله ناپايدار ميگردد، و پديده‌اي بنام charging effect رخ ميدهد كه در بعضي جاهاي سطح روشنائي تصوير با ايجاد شارژ ساكن زياد ميشود و دوباره با رفع ناقص آن تيره ميشود. با نشاندن لايه نازكي از طلا و يا كربن سطوح نمونه‌هاي غير هادي هدايت الكتروني پيدا ميكند و الكترونها سطحي دفع مي‌شوند، مشكل فوق حل ميشود و وضوح تصاوير نيز بهبود مي‌يابد.

روش نشاندن طلا P.V.D يا physical vapor deposition مي‌باشد. نام دستگاه لايه نشاني طلاي ما sputter coater است، ساخت شركت BAL-TEC از كشور سوئيس است و مدل آن SCDOOS است. در اين نوع لايه نشان ها، مولكول‌هاي گاز آرگون سطح طلا را بمباران ميكنند و آن را يونيزه ميكنند، مخلوطي از مولكولهاي گاز و يونهاي طلا پلازمايي را تشكيل ميدهند با بار مثبت كه روي نمونه داراي بار منفي بطور فيزيكي مي‌نشيند (باند شيميايي ايجاد نميشود). لايه‌هاي تشكيل شده داراي ضخامتي حدود 100 انگسترم (چند لايه اتمي) مي‌باشند. ضخامت لايه طلاي تشكيل شده را مي‌توان با زمان نشاندن طلا كنترل كرد. لايه نشانده شده آنقدر نازك است كه تأثيري روي ميكرو ساختار ندارد. مختصات زير عكسهاي (electron micrographs) گرفته شده توسط ميكروسكوپ الكتروني عبارتند از چپ به راست.

1- ACC.V كه مخفف accelerating voltage يا ولتاژ شتابدهندة الكترون مي‌باشد. عدد زير آن ولتاژ انتخاب شده را نشان ميدهد. حداكثر ولتاژ قابل انتخاب در اين ميكروسكوپ KV 30 مي‌باشد.

2- SPOT: اين كلمه نشاندهندة قطر شعاع الكتروني ميباشد، و از 1 تا 8 قابل تنظيم است. هر چه اين عدد كوچكتر باشد (قطر شعاع الكتروني باريكتر باشد)سيگنال تصوير ضعيف تر است، نقاطي از پارازيت روي تصاوير ايجاد ميشود اما وضوح تصاوير بهتر است. بر عكس عدد بزرگتر نشاندهنده قطر بزرگتر، سيگنالهاي تصاوير قوي تر ولي وضوح كمتري ميباشد. براي بزرگنمائي‌هاي معمولي از قطر 5 استفاده ميشود.

3- Magn، اين كلمه مخفف Magnification يا بزرگنمايي مي‌باشد. عدد زير آن بزرگنمايي تصوير حاصله را نشان ميدهد.

4- Det مخفف Detector يا يابنده الكترون مي‌باشد كه براي جمع آوري الكترون‌ها و ايجاد تصوير مورد استفاده قرار ميگيرد. بعضي از ميكروسكوپ‌هاي الكتروني مجهز به چندين نوع ديتكتور ميباشند، اما اين ميكروسكوپ داراي دو ديتكتور به نامهاي SE و BSE مي‌باشد.

SE مخفف كلمه Secondary electron detector ميباشد.
در اين نوع ديتكتور، اتمهايي كه به سطح نمونه تابيده ميشود سبب تهييج اتمهاي سطح نمونه ميگردد و در نتيجه سطح نمونه الكترونهاي جديدي (ثانويه) از خود متصاعد مي‌كند ديتكتور SE اين الكترونهاي ثانويه را جمع آوري ميكند تا تصوير ايجاد شود، ديتكتور SE براي مطالعه توپوگرافي و مورفولوژي، (ساختار سطحي) ايده‌آل مي‌باشد.
ديتكتور دوم BSE يا back scattered electron detector ناميده ميشود اين ديتكتور با جمع آوري الكترونهايي كه پس از برخورد با سطح نمونه به عقب پراكنده ميشوند تصوير تشكيل ميدهد. تصاوير ايجاد شده با آن وضوح چنداني ندارند اما فازهاي مختلف با تركيبهاي مختلف را از هم تفكيك ميكند. و آنها با رنگهاي روشن، تيره و نيمه روشن نشان ميدهد و در واقع كانتراست بر اساس عدد اتمي ايجاد مي‌كند.

5- WD مخفف working distance يا فاصله كاري ميباشد كه فاصله بين سطح نمونه و عدسي شيئي را نشان ميدهد.

6- خط افقي كه طرف راست آن عددي مثلاً 10 نشان داده ميشود. اين خط مقياس يا scale bar ناميده ميشود، با استفاده از آن و يك تناسب ساده ميتوان‌اندازه مثلاً ذره خاصي را در تصوير بدست آورد. عددي كه در طرف راست مقياس نمايش داده ميشود در واقع‌اندازه پهناي مقياس است: اگر مثلاً بخواهيم‌اندازه ذره خاصي را در تصوير بدست آوريم پهناي آن ذره را با خط كش و يا كوليس‌اندازه مي‌گيريم و به پهناي خط مقياس تقسيم مي‌كنيم و در عددي كه در طرف راست مقياس نوشته است ضرب ميكنيم.
توجه: فايلهاي تصاوير Tiff كه با كامپيوتر سيستم ما روي ديسكت ضبط ميشوند پس از دوباره لود شدن با كامپيوترهاي متفرقه فقط تصوير لود مي‌شود و مختصات زير تصوير نشان داده نمي‌شوند. مي‌توانيد با فوتوشاپ وارد Text شويد و مختصات تصوير را از جمله مقياس زير تصوير و شماره آن را به پايين تصوير اضافه كنيد.
ظاهراً به نرم افزار خاصي نياز است. اما اگر همان ديسكت در داخل كامپيوتر سيستم ما دوباره لود شود تصاوير با مختصات زير آنها لود مي‌گردد. اين سيستم همچنين مجهز به سيستم آناليز edx ميباشد كه گاه eds نيز ناميده ميشود. كلمات edxو eds بترتيب مخفف كلمات
Energy dispersive x-ray microanalysis و Energy dispersive spectrometer ميباشند. اساس كار اين سيستم بدينترتيب است كه شعاع الكترون به سطح نمونه تابيده ميشود، عناصر موجود در سطح نمونه تهييج ميگردند و هر عنصر اشعه x خفيفي با انرژي خاصي از خود متصاعد ميكند.
در طرف چپ طيف سبكترين عناصر و در طرف راست سنگين ترين عناصر قرار مي‌گيرند. نرم افزار اين سيستم آناليز، ZAF ناميده ميشود. اين نرم افزار بر اساس انرژي مربوط به هر پيك عنصر مربوط به آن پيك را شناسائي ميكند و بر اساس مساحت زير منحني درصد آن را محاسبه ميكند.
اين سيستم آناليز بدون استاندارد يا standard less ميباشد. يعني براي آناليز كردن مثلاً آلياژ خاصي نياز نيست، مانند بعضي از سيستم ها، حتماً از قبل سيستم با نمونه‌هاي استاندارد مشابه كاليبره شده باشد. اين يكي از امتيازات مهم سيستم edx مي‌باشد، اما دقت مقادير محاسبه شده كمتر از سيستم‌هائي است مانند (كوآنتومتر) كه با نمونه‌هاي استاندارد كاليبره ميشوند. دقت كمي آناليز edx در صورت مناسب بودن شرايط نمونه حدود 01 تا 02 درصد مي‌باشد. اين سيستم edx قادر به يافتن عناصر خيلي سبك مانند B، C، N، O و F نيست اما سيستم‌هاي آناليز مدرن كه مجهز به (ultra-thin window) دريچه‌هاي فوق باريك و يا بدون دريچه (windowless) هستند قادرند حتي مقادير عناصر سبك فوق را نيز محاسبه كنند.
سيستم edx اگرچه نمي‌تواند مانند XRD، فازها را تشخيص دهد و تركيب شيميائي آنها را معين كند، و عمدتاً آناليز عنصري يعني درصد وزني و اتمي عناصر موجود را محاسبه ميكند اما اگر براي آن تعريف شود كه آناليز اكسيدي انجام دهد، سيستم همه عناصر را اكسيد فرض ميكند و اطلاعات مربوط به ظرفيت، عدد و جرم اتمي عناصر در نرم افزا موجود ميباشد و نتايج حاصله بصورت درصد اتمي و وزني اكسيدها داده خواهد شد.
اين سيستم قادر به آناليز عناصر سبك مانند كربن، نيتروژن، اكسيژن و فلوئور نميباشد و عناصر سنگين تر از فلوئور يعني سديم و عناصر سنگين تر از سديم را آناليز ميكند. براي آناليز عناصر سبك فوق الذكر به ميكروسكوپ‌هاي الكتروني دانشكده متالوژي دانشگاه تهران يا ايران خودرو مراجعه كنيد.
طيف‌هاي اشعه X مربوط به عناصر سبك انرژي بسيار كمي دارند، و به سختي ميتوانند از دريچه عبور كنند.
در جدول درصد عناصر در ستون Element و يا روي پيكها حروف Ka و Kb در طرف راست عناصر نوشته ميشوند، بصورت مثلاً Feka و يا Fekb. كلمات Ka و Kb يعني و و دلالت دارند به پيكهاي مختلف اشعه X كه مثلاً عنصر آهن از لايه‌هاي الكتروني بيروني خود متصاعد ميكند.
بعضي از عناصر داراي چندين پيك مي‌باشند.

 
[External Link Removed for Guests]
ميکروسکوپ الکتروني مورد استفاده در تحقيق حاضر



[External Link Removed for Guests]
دستگاه لايه نشاني طلاي مورد استفاده در تحقيق حاضر [align=left]گرد آوري
عبدالحميد رضائي
دانشگاه تربيت مدرس
دانشكده فني مهندسي
آزمايشگاه SEM 

 عکسهایی از دستگاه SEM و مراحل آماده سازی نمونه جهت انجام عکسبرداری


[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests]

[External Link Removed for Guests] 

اين پست آخر خيلي عالي بود .

 قوی‌ترین میکروسکوپ جهان ساخته شد 

به گزارش «ریا نووستی» از "همشهری آن لاین" به نقل از دویچه وله، مدرسه عالی فنی آخن و مرکز پژوهشی "یولیش" موفق به ساخت قویترین میکروسکوپ الکترونی جهان شدند.
  

این میکروسکوپ "پیکو" نام دارد و با دقت ۵۰ پیکومتر قادر به نمایش اتم و حرکت آن است. از آن می‌توان در ساخت میکروچیپ استفاده کرد.

نمایش جزئیات ذرات اتمی برای نخستین بار از طریق میکروسکوپ‌های الکترونی میسر گشت. در کشورهای مهم صنعتی، رقابتی شدید برای ساخت این میکروسکوپ‌ها در جریان است. به تازگی مدرسه عالی فنی آخن در آلمان با همکاری مرکز پژوهشی "یولیش"، خبر از ساخت قوی‌ترین میکروسکوپ الکترونی جهان را داده است.

این میکروسکوپ قادر به تولید تصاویر ذراتی به بزرگی ۵۰ پیکومتر است. بدین خاطر سازندگان، آن ‌را "پیکو" نامیده‌اند. ۵۰ پیکومتر برابر با پنج صدم نانومتر و هر نانومتر یک میلیاردم متر است، دقتی که در تصور آدمی نیز نمی‌گنجد. از این طریق نه تنها اتم‌های منفرد قابل رویت هستند، بلکه می‌توان به تولید تصاویری از اجزای اتم و حرکت اتم‌‌‌ها نیز دست یافت. پیکو با دقتی کم‌نظیر قادر به ثبت حرکات اتم در فعل و انفعالات شیمیایی است.

در اوایل سال ۲۰۰۸ میلادی، دانشگاه برکلی کالیفرنیا اعلام کرد که قادر به ساخت قوی‌ترین میکروسکوپ جهان شده است. دقت میکروسکوپ آمریکایی یک دهم نانومتر است. بدین ترتیب "پیکو" (پنج صدم نانومتر) از دقت و توانایی بیشتری نسبت به رقیب آمریکایی خود برخوردار است.

بنا به این گزارش یکی از کارشناسان مرکز پژوهشی "یولیش" در توضیحی پیرامون کاربرد "پیکو" گفت که این میکروسکوپ می‌تواند کمک بزرگی در زمینه ساخت میکروچیپ‌های جدید باشد. میکروچیپ‌ها قطعات الکترونیکی بسیار کوچکی هستند که در وسایل مختلف از جمله رایانه‌ها به کار گرفته می‌شوند.

میکروچیپ‌ها به‌طور معمول از ورقه‌های نازک سیلیسیوم تشکیل شده‌اند. بی‌نظمی در کریستال‌های اتم، سبب اختلالاتی در حرکت جریان برق می‌شود. افت جریان، سبب ایجاد گرما و کاهش بازده‌ای میکروچیپ می‌شود. در مقابل، ترتیب معین اتم‌های سیلیسیوم، سرعت حرکت الکترون‌ها را افزایش داده و کیفیت میکروچیپ‌ها را بهبود می‌بخشد. مهندسینِ مواد به کمک "پیکو" قادر به رویت کریستال‌های سیلیسیوم و شبکه اتمی و برطرف کردن ایرادهای احتمالی خواهند شد.

بنا به گفته سازندگان "پیکو"‌، تاکنون مراکز متعدد پژوهشی و دانشمندان فراوانی از حوزه‌های انرژی و نیمه‌هادی‌ها، خواستار استفاده از این میکروسکوپ شده‌اند. هزینه ساخت "پیکو" را مدرسه عالی فنی آخن، مرکز پژوهشی "یولیش" و مرکز تحقیقی "ارنست روسکا" پرداخته‌اند. بنا بر برآورد کارشناسان، هزینه ساخت این میکرسکوپ بالغ بر ۱۵ میلیون یورو است.

[External Link Removed for Guests]

عکسا نمیاد

با سلام
عکس ها دریافت نمشوند.