Elektrony wtórne - Sekcja Mikroskopii Elektronowej

Idź do spisu treści

Menu główne:

Elektrony wtórne

Elektrony wtórne

Elektrony wtórne są jednym z najważniejszych typów sygnałów genereowanych w skaningowym mikroskopie elektronowym.  Standardowe obrazowanie powierzchni badanego materiału przy użyciu elektronów wtórnych dostarcza podstawowych informacji na temat topografii próbki.
Energia elektronów wtórnych emitowanych z próbki jest stosunkowo niewielka i nie przekracza 50 eV (Schemat 1). Jest to graniczna wartość energii służąca do odróżnienia elektronów wtórnych od elektronów wstecznie rozproszonych. Głębokość z jakiej emisja elektronów wtórnych następuje zależy od energii padającej wiązki i nie przekracza w zasadzie 80 nm.

Schemat 1. Energia elektronów emitowanych z próbki.

 

 

Mechanizm generowania elektronów wtórnych

Elektrony wtórne generowane są podczas zderzeń niesprężystych między luźno związanymi elektronami zewnętrznych powłok elektronowych w przypowierzchniowej warstwie próbki a elektronami:
-wiązki pierwotnej (elektrony wtórne pierwszego rodzaju)

-wstecznie rozproszonymi powracającymi do powierzchni próbki (elektrony wtórne drugiego rodzaju).
Mechanizm powstawania elektronów wtórnych pierwszego rodzaju przestawiony został na Schemacie 2. Więcej informacji na temat mechanizmu emisji elektronów wtórnych można znaleźć w pozycji [3].

Schemat 2. Emisja elektronów wtórnych (SE1).

 

 
 
Topografia

Emisja elektronów wtórnych zależy od kąta padania wiązki elektronów pierwotnych na powierzchnię próbki (patrz Schemat 2). Sygnał pochodzący od elektronów wtórnych niesie więc informację o topografii powierzchni. Elektrony wtórne emitowane są ponadto z małych głębokości, warunkuje to wysoką rozdzielczość otrzymywanych obrazów elektronowych.

Schemat 2. Wpływ topografii próbki na emisję elektronów wtórnych.

 

 
 
Detekcja elektronów wtórnych

Standardowym detektorem do detekcji elektronów wtórnych jest detektor Everharta-Thornleya, którego głównymi elementami są: scyntylator, elektroda ogniskująca, światłowód i fotopowielacz. Schemat detektora Everharta-Thornleya [1] przedstawiono na Rys. 1.  
Siatka metalowa, będąca elementem składowym elektrody ogniskującej pełni rolę analizatora energii. Jeśli elektroda ta spolaryzowana jest niewielkim napięciem (400 v) umożliwia detekcję elektronów wtórnych. Napięcie to praktycznie nie wpływa na emitowane z próbki elektrony wstecznie rozproszone. Z uwagi na niskie energie elektronów wtórnych konieczne jest ich odpowiednie przyspieszenie. Warunkowane jest to przez spolaryzowanie scyntylatora wysokim napięciem (15 kV) [2]. Przyspieszone elektrony trafiają w powierzchnię scyntylatora (z luminoforem) wytracają swoją energię i generują fotony przekazywane dalej światłowodem do fotopowielacza.

Rys. 1 Schemat detektora Everharta-Thornleya. Napięcie elektrody ogniskującej (+400V) umożliwia detekcję elektronów wtórnych, natomiast przy napięciu -50 V możliwa jest detekcja wyżej eneretycznych elektronów wstecznie rozproszonych.
 
 
 

[1] Goldstein J. I., Newbury D. E., Echlin P., Joy D. C., Jr A. D . R., Lynman C. E., Fiori C., Lifshin E., Scanning electron microscopy and microanalysis, Plenum Press, New York & London 1992.
[2]
Radzimski Z. J.,  Scanning electron microscope solid state detectors, Scanning Microscopy vol. 1 (1987) pp. 975-982.
[3]
Rösler M., Brauer W., Theory of secondary electron emission, Phys. Stat. Sol. (B) vol. 104 (1981) p. 161.

 
 

Aktualizacja 2014-01-20

Poprawny CSS!

Wróć do spisu treści | Wróć do menu głównego