Microscoape

Microscopul electronic prin scanare (SEM) este un microscop care utilizeaza electronii in locul luminii pentru a forma o imagine studiindu-se direct suprafetele probelor solide. Sunt multe avantaje ale utilizarii SEM in locul microscopului optic conventional.

SEM poseda o mare adancime a campului care permite ca o mare parte din proba sa poata fi analizata odata. SEM produce de asemenea imagini cu o mare rezolutie, ceea ce inseamna ca puncte apropiate ca spatiu de pe proba pot fi analizate ca distincte la puteri de marire mari.

Dezvoltarea SEM la inceputul anilor 1950 a dus la dezvoltarea de noi domenii de cercetare in stiintele medicale si fizice deoarece permite examinarea unei extrem de largi varietati de probe.

Ca la toate tipurile de microscoape, principalul obiectiv este de a mari si focaliza in scopul obtinerii unei imagini clare. Un microscop optic utilizeaza lentile pentru a directiona si transmite razele luminoase, lentilele fiind de asemenea ajustate pentru a focaliza razele luminoase. In SEM, sunt utilizati electromagneti pentru a directiona fascicolul de electroni care sunt utilizati pentru a produce imaginea pe ecran. Prin utilizarea de electromagneti un observator poate avea un mai mare control asupra magnificatiei obtinute. Fascicolul de electroni ofera de asemenea o mai mare claritate imaginii produse.

SEM utilizeaza electronii in locul luminii pentru a forma o imagine.

Principiul de functionare al microscopului electronic prin scanare

La interactiunea fasciculului de electroni cu proba - tinta apar numeroase efecte fizice care servesc ca surse de diverse tipuri de semnale. La ele se refera radiatia X, catodoluminis- cen- ta, electronii reflectati, absorbiti, secundari, transmisi si Auger, cu- ren- tul indus de sonda electronica si tensiunea electromotoare indusa de sarcina.

Semnalele formate de detectoarele respective se amplifica si se utilizeaza la dirijarea stralucirii ecranului tubului catodic (TC). Pentru fiecare punct al probei exista un punct pe ecranull TC stralucirea caruia este conditionata de semnalul detectorului obtinut ca rezultat al interactiei sondei electronice cu proba.

Daca interactia ar fi aceeasi in toate punctele probei, atunci pe ecranul TC ar fi o stralucire uniforma, in realitate, din cauza variatiei proprietatilor locale ale probei, interactia fasci- cu- lu- lui electronic in diferite locuri ale probei este diferita.

Daca in doua puncte P1 si P2 semnalul S este diferit dupa valoare, atunci spunem ca exista contrast intre imaginile acestor puncte, iar masura contrastului este marimea

unde S1 si S2 sunt semnalele in punctele 1 si 2; Smed este nivelul semnalului mediat pentru toate punctele.

Asupra caracterului de interactie al fascicului cu proba pot in-fluen- ta topografia, componenta chimica, structura cristalina, cim- pul electric si magnetic si alte proprietati ale probei. Deoa- re- ce caracterul de interactie variaza de la un punct la alt punct al suprafetei pro- bei semnalele formate de detectori, prin urmare si stralucirea punc- telor respective pe ecranul TC, de asemenea vor varia. Asupra formarii imaginii influenteaza fiecare semnal de interactie al elec- tro- nilor cu proba. Aceste semnale in micro- sco- pia electronica cu baleiaj se utilizeaza pentru obtinerea in- for- matiei despre componenta ca- li- ta- ti- va si can- ti- ta- ti- va a substantei, despre proprietatile fizice, fizico - chi- mi- ce si cris- talo- chimice ale acesteia. Unele semnale (emisia elec- tro- nica se- cun-dara, ca- to- do- lu- miniscenta, curentul indus de sonda electro- ni- ca) se uti-lizeaza pentru studiul dispozitivelor cu semicon- duc- tori in regimurile static si dinamic.

Principiul de functionare a SEM este prezentat in schema - bloc din fig.1 si 2. Fasciculul de electroni este format de tunul elec- tro- nic 1. La iesirea din tunul electronic diametrul minim al fasci- cu- lu- lui, in cazul utilizarii catodului de volfram de forma sagetii (termo- emi- tor), constituie aproximativ 10 - m, iar in cazul utilizarii emite- ru- lui autoelectronic (de forma unui ac) - mai putin de 10 - m. Apoi fasciculul electronic cu energia in intervalul 0,1 - 50 keV (in depen- den- ta de tensiunea acceleratoare) este focalizat cu una dintre cele doua lentile condensor 2, este deflectat in rastru cu ajutorul a doua perechi de bobine deviatoare 3, prin care de la un generator 4 se avanseaza curent in forma de dinti de ferestrau si in cele din urma este focalizat in forma de sonda de diametru mic (de obicei mai mic de 10 nm) pe proba 6 de catre lentila obiectiv 5. Imaginea obiectului va fi obtinuta in regimul electronilor secundari 7 sau cu ajutorul electronilor incidenti reflectati 8.

A. Nat: Biofizica medicala, Editura Cartea Universitara, Bucuresti, 2005.

S. Herman: Aparatura medicala, Editura Teora, Bucuresti, 2000.

S. Herman: Modelare cibernetica in medicina, Editura Eonia, Bucuresti, 2002.

R.C. Stanley: Applied physical techniques, London Butterworths, 1973.

D. Creanga: Elemente de radiobiofizica, Editura Cermi, Iasi, 2005.

Q.Du, R. Superfine, E. Freysz, Y.R. Shen, Phys. Rev. (1993).

http://www.beckman.com

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/electronmicroscopy

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/electronmicroscopy

http://mse.iastate.edu/microscopy

http://www.research.ibm.com/topics/popups/serious/nano/html/afm.html

http://science.howstuffworks.com/

www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/afm

http://spm.phy.bris.ac.uk/techniques/AFM/

http://www.nanoscience.com/education/AFM.html

http://www.pacificnanotech.com/