2210689395

i

Skaningowy Mikroskop Elektronowy (SEM) jako narzędzie do oceny morfologii powierzchni materiałów

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia są badania morfologiczne powierzchni materiałów oraz analiza chemiczna obszarów za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) z przystawką do mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Przedmiotem ćwiczenia jest również zapoznanie się ze zjawiskami fizycznymi będącymi podstawą budowy i zasady działania skaningowego mikroskopu elektronowego, stosowana metodyka badań, preparatyka oraz interpretacja wyników.

Wprowadzenie

Nasze oko jest w stanie rozróżnić dwa punkty leżące od siebie nie bliżej niż 0,2 mm. Odległość ta jest zdolnością rozdzielczą oka ludzkiego i dla mniejszych odległości punkty "zlewają" się w jedną plamkę. Aby je rozróżnić potrzebna jest nam lupa (soczewka) lub inny układ optyczny (mikroskop), gdzie wielkość naszego detalu będzie równa 0,2 mm/P (P - powiększenie). W mikroskopii optycznej Istnieje jednak ograniczenie związane z długością fali światła. Minimalna odległość między dwoma punktami rozróżnialnymi przez falę określona jest wzorem Abby'ego:

_ 0,61 A _ 0,61 A n sina A

A- długość fali,

n - współczynnik załamania światła,

a - połowa kąta rozwarcia stożka światła przechodzącego przez obiektyw,

Iloczyn n sin a nazywany jest aperturą numeryczną A.

Im mniejsza długość fali, a większy współczynnik załamania światła i kąt rozwarcia obiektywu, tym lepsza zdolność rozdzielcza. Najkrótsza dł. fali światła widzialnego to ok. 380 nm, największe n = 1,515 dla olejku cedrowego, największy kąt rozwarcia stożka świetlanego osiąga ok. 75°, a więc sin a = 0,967 i A wynosi ok. 1,47. Wynika z tego, że najlepsza zdolność rozdzielcza mikroskopu optycznego wynosić będzie ok. 250 nm (w rzeczywistości jest gorsza i wynosi ok. 1 pm) przy powiększeniu ok. 1000 razy.