Сканирующая электронная микроскопия Первая идея 1927 год Штинзинг Первое

Кнол
Основное развитие в 70ые годы Оснащение EBSD, Рентеговским микроанализом.
В 80

ые Применение Полевых эмитеров в качестве источников.
В 90 ые начало промышленного выпуска Микроскопов работающих в низком вакууме.
Современное состояние – Напряжение около 30 киловольт, максимальное разрешение 5-10 Ангстрем минимальное 1 мм то есть шесть порядков величины на одном устройстве.
Дополнительная информация получаемая параллельно связана с регистрацией различных групп вторично-эмиссионного спектра, отраженных электронов, спектров потерь, характеристического рентгеновского излучения.

на образце
Стигматор – исправление цилинрических аберраций вносимых магнитной отклоняющей системой
Конденсорные

линзы – исправление аберраций
Сферическихе аберации– зависящих от геометрии электронной оптики Хроматическихе аберации– зависящих от энергии электронов , наиболее выражены для низких энергий. Поэтому термоионные катоды с большой энергетической полушириной пучка не применимы при малых энергиях пурвичных электронов
Дифракционные аберации - зависящих от размера диафрагмы и энергии (длины волны электрона)

100 раз большей чем при оптическом увеличении того же масштаба

(1000х)

Микрофотография мухи дроздофилы
Покрытой тонким слоем золота

закону Ричадсона. Тс – температура котода, Ф- работа выхода катода.
Jc=3А/см2

для Тс=2800оК

Катоды – вольфрамовая проволока V-образной формы (работа выхода Ф=4.5 эВ) 100 мкм горячая точка,
LaB6 керамика Ф=2.5 эВ размер отдельного кристалла 1 мкм Рабочая температура 1900 оС
Холодные и подогреваемые автоэмиссионные катоды яркость в 2-3 раза выше, энергетическая ширина в 2-3 раза уже, полный ток от 10 до двух раз меньше, время жизни – больше года.

обратно в электронный. Используется для регистрации вторичных и обратно отраженных

электронов.

Твердотельный полупроводниковый детектор в основном применяется для регистрации обратно отраженных электронов, поскольку его выход зависит от энергии падающих электронов.

Микроканальные пластины применимы для всех излучений наиболее применимы в низковольтной области.

Системы регистрации излучения катодолюминисценции на основе фотоумножителя с монохроматором или полихроматором, а также твердотельные рентгеновские детекторы с монохроматорами.

моторами
Возможность измерения тока через образец
Контролируемый нагрев и охлаждение.
Деформация образца
Комбинирование со

сканирующими зондовыми микроскопами.
Наклон образца создание стереизображений

сдвигается в
область больших энергий. Интенсивность линий зависит от сечения

(квантового выхода)

Зависимость квантового выхода от номера элемента.

Слабая зависимость от химического состояния

будет заметен когда С>5*10-2

Пространственное разрешение в значительной мере зависит

как от аппаратной функции и ее стабильности, детектируемого излучения и природы материала и формирования контраста. Хорошими значениями считаются 3-5 нм при 30 кэВ.

Топографический контраст

Формируется:
Зависимостью выхода вторичных электронов от угла падения электронов на элемент поверхности
Зависимость угловой ориентации элемента поверхности к детектору. Электроны из различных углублений доходят не полностью, что дает заметный контраст
Увеличением выхода вторичных электронов на краях малых областей размеры которых меньше области диффузии. Краевой контраст
Зарядовый эффект создающий артифактный контраст заряженных непроводящих областей .

в обратно отраженных электронах в том же детекторе. Вторичные электрону

отсечены подвчей отрицательного напряжения на сетку перед детектором
c, d- изображения в обратно отраженных электронах полученное четырех секционным полупроводниковым детектором с широкой угловой апертурой с разных направлений

Формирование контраста

падения первичных электронов на элемент поверхности
Угловой ориентации элементов поверхности по

отношению к детектору, когда некоторые теневые стороны находятся не в прямой видимости от детектора.
Краевые эффекты, усиление на краях.

Вторично эмиссионное изображение с направлением на опто-электронном детектор
Изображение в обратно отраженных электронах на том же детекторе
Изображение в обратно отраженных электронах на ПП детекторе расположенном ниже объективных линз с широкой апертурой

зависимостью коэффициента обратного отражения.

потенциала поверхности. Которое в свою очередь зависит от локальной проводимости,.

Особенный интерес представляет для диагностики электронных устройств и их профилей., а также для методики электронной стробоскопии применяемой для диагностики отказов электронных схем в том числе на высокой частоте.

Контраст наведенного тока – образуется за счет протекания тока в случае если в разных частях образца происходит накопление дырок или электронов. В основном интересен для анализа полупроводниковых структур

Контраст кристаллической ориентации – эффект каналирования для обратно отраженных электронов, особенно проявляется при малых увеличениях, когда изменение угла падения первичного пучка значительно

Магнитный контраст- два типа:
изменение траекторий медленных электронов и таким образом изменение регистрируемого сигнала от областей с разной намагниченностью
Изменение траекторий обратно отраженных электронов внутренним магнитным полем домена к поверхности или от нее. Необходима высокая энергия первичных электронов, сильно зависит от угла сбора. Общее изменение около 1%

проводящих образцов:
Предварительная очистка в растворителях в ультразвуковой ванне, удаление воды

и масел, возможно очистка ионным травлением. Полировка в случае использования дифракционных методов.

Непроводящие образцы покрываются тонким слоем металла – золота, платины, вольфрама. В случае использования рентгеновского микроанализа покрываются углеродом.

Органические образцы – удаление воды температурной обработкой, замещение воды быстро замерзающей субстанцией, быстрое замораживание. Обеспечение проводимости.

Особое внимание возможности повреждения образцов высоковольтным электронным облучением. Радиационные повреждения, электрический пробой накопленного заряда и т.д.