Backscattered electrons (BSE) và Secondary electrons (SE) trong SEM

Thứ ba - 08/12/2020 21:14

Loại electron trong kính hiển vi điện tử quét SEM

Trong kính hiển vi điện tử quét SEM, hai loại electron chủ yếu được phát hiện:

  • Các điện tử tán xạ ngược (BSE)

  • Điện tử thứ cấp (SE)

Các điện tử bị tán xạ ngược bị phản xạ trở lại sau tương tác đàn hồi giữa chùm tia và mẫu. Các điện tử thứ cấp, tuy nhiên, bắt nguồn từ các nguyên tử của mẫu. Chúng là kết quả của tương tác không đàn hồi giữa chùm điện tử và mẫu.
BSE đến từ các vùng sâu hơn của mẫu, trong khi SE bắt nguồn từ các vùng bề mặt. Do đó, BSE và SE mang các loại thông tin khác nhau. Hình ảnh BSE cho thấy độ nhạy cao đối với sự khác biệt về số nguyên tử; số nguyên tử càng cao, vật liệu xuất hiện trong ảnh càng sáng. Hình ảnh SE có thể cung cấp thông tin bề mặt chi tiết hơn.
Backscattered electrons (BSE) và Secondary electrons (SE) trong kính hiển vi điện tử quét SEM
Backscattered electrons (BSE) và Secondary electrons (SE) trong kính hiển vi điện tử quét SEM

Hình ảnh điện tử tán xạ ngược (BSE)

Loại electron này bắt nguồn từ một vùng rộng trong thể tích tương tác. Chúng là kết quả của sự va chạm đàn hồi của các electron với nguyên tử, dẫn đến sự thay đổi quỹ đạo của các electron. Hãy coi vụ va chạm electron-nguyên tử như mô hình được gọi là “quả bóng bi-a”, trong đó các hạt nhỏ (electron) va chạm với các hạt lớn hơn (nguyên tử). Các nguyên tử lớn hơn là các electron tán xạ mạnh hơn nhiều so với các nguyên tử nhẹ, và do đó tạo ra tín hiệu cao hơn (Hình 1). Số lượng các electron bị tán xạ ngược đến máy dò tỷ lệ với số Z của chúng. Sự phụ thuộc này của số BSE vào số nguyên tử giúp chúng tôi phân biệt giữa các pha khác nhau, cung cấp hình ảnh mang thông tin về thành phần của mẫu. Hơn nữa, hình ảnh BSE cũng có thể cung cấp thông tin có giá trị về tinh thể học, địa hình và từ trường của mẫu.
Hỉnh ảnh trong SEM
a), Ảnh SEM của một mẫu Al / Cu, b), c) Minh họa đơn giản về tương tác giữa chùm electron với nhôm và đồng. Các nguyên tử đồng (Z cao hơn) phân tán nhiều electron về phía máy dò hơn so với các nguyên tử nhôm nhẹ hơn và do đó xuất hiện sáng hơn trong ảnh SEM.
Các bộ phát hiện (detector) BSE phổ biến nhất là detector dạng rắn, thường chứa các tiếp giáp p-n. Nguyên lý hoạt động dựa trên sự tạo ra các cặp electron - lỗ trống bởi các electron bị tán xạ ngược thoát ra khỏi mẫu và bị detector hấp thụ. Số lượng của các cặp này phụ thuộc vào năng lượng của các electron bị tán xạ ngược. Tiếp giáp p-n được nối với hai điện cực, một trong số đó thu hút các electron và lỗ còn lại, do đó tạo ra dòng điện, dòng điện này cũng phụ thuộc vào lượng electron bị tán xạ ngược bị hấp thụ.

Các detector BSE được đặt phía trên mẫu, đồng tâm với chùm điện tử theo kiểu sắp xếp “bánh rán”, để tối đa hóa việc thu thập các điện tử bị tán xạ ngược. Chúng bao gồm các phần được chia đối xứng. Khi tất cả các phần được bật, độ tương phản của hình ảnh mô tả số nguyên tử Z của nguyên tố. Mặt khác, bằng cách chỉ bật các góc phần tư cụ thể của detector, thông tin địa hình từ hình ảnh có thể được truy xuất.

Điện tử thứ cấp (SE)

Ngược lại, các điện tử thứ cấp bắt nguồn từ bề mặt hoặc các vùng gần bề mặt của mẫu. Chúng là kết quả của tương tác không đàn hồi giữa chùm điện tử sơ cấp và mẫu và có năng lượng thấp hơn các điện tử bị tán xạ ngược. Các electron thứ cấp rất hữu ích cho việc kiểm tra địa hình bề mặt của mẫu, như bạn có thể thấy
1605555659275
a) BSD đầy đủ, b) BSD địa hình, và c) Hình ảnh SED của một chiếc lá.
Detector Everhart-Thornley là thiết bị được sử dụng thường xuyên nhất để phát hiện SE. Nó bao gồm một ống soi bên trong lồng Faraday, được tích điện dương và thu hút SE. Scintillator sau đó được sử dụng để tăng tốc các electron và chuyển chúng thành ánh sáng trước khi đến một bộ nhân quang để khuếch đại. Detector SE được đặt ở một góc của buồng điện tử, nhằm tăng hiệu quả phát hiện các điện tử thứ cấp.

Hai loại electron này là tín hiệu được người dùng SEM sử dụng nhiều nhất để chụp ảnh. Không phải tất cả người dùng SEM đều yêu cầu cùng một loại thông tin, do đó, khả năng có nhiều Detector làm cho SEM trở thành một công cụ rất linh hoạt có thể cung cấp các giải pháp có giá trị cho nhiều ứng dụng khác nhau. Nó có thể giúp bạn tiết kiệm thời gian quý báu, cải thiện độ phân giải hình ảnh và thậm chí tự động hóa các phân tích của bạn.

Tổng số điểm của bài viết là: 15 trong 3 đánh giá

Xếp hạng: 5 - 3 phiếu bầu
Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây