آشکارساز کاتدولومینسانس (Cathodoluminescence Detector) در میکروسکوپ‌های الکترونی

دانلود فایل PDF مقاله

آشکارساز کاتدولومینسانس یک آشکارساز میکروسکوپ اتمی است که برخی از خواص ماده را بدست میدهد. در مقاله ی پیش رو، توضیحاتی در مورد این آشکارساز داده می شود.

کاتدولومینسانس (Cathodoluminescence Detector) یا کاتدتابناکی، انتشار نور در زمانی است که یک ماده توسط پرتوی الکترونی برانگیخته می‌شود.

کاتدولومینسانس در میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) یا میکروسکوپ الکترونی تونلی روبشی(STEM) ابزاری است که قابلیت مشخصه‌یابی خواص ترکیبی، نوری و الکترونیکی ماده و ارتباط دادن آنها با مورفولوژی، ریزساختار و ترکیب را در ابعاد میکرو و نانوساختار دارد.

درخواست آنالیز SEM

این آنالیز، یک تکنیک آنالیز قدرتمند ساختاری و ترکیبی است که می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را که توسط آشکارساز الکترون‌های ثانویه، بازگشتی و طیف سنجی اشعه X بدست نمی‌آیند، آشکار کند. این اطلاعات شامل ترکیب نقطه ای(Zonal composition)، ساختار شبکه و کرنش یا صدمه وارد به ماده می‌باشند. تصویربرداری کاتودولومینسانس بر پایه میکروسکوپ الکترونی، دارای قدرت تفکیک خیلی بیشتری در مقایسه با میکروسکوپ های نوری است.

تصویر برداری کاتودولومینسانس به آنالیز لومینسانس(نور یا فوتون نشر شده) از یک ماده که در اثر تحریک توسط پرتو الکترونی ساطع شده است، گفته می‌شود. بازه‌ی لومینسانس از طول موج‌های فرابنفش تا مادون قرمز را شامل می‌شود.

لومینسانس زمانی اتفاق می‌ا‌فتد که یک پرتوی پر انرژی الکترون، باعث برانگیختگی نمونه می‌شود که برای بازگشت به حالت پایه، اقدام به نشر فوتون(کاتدولومینسانس) می‌کند. در یک نیمه‌رسانا این فرآیند برانگیختگی باعث انتقال یک الکترون از نوار ظرفیت به نوار رسانش می‌شود که باعث برجا گذاشتن یک حفره در نوار ظرفیت می‌شود. بنابراین زمانی که این الکترون و حفره دوباره با یکدیگر ترکیب می‌شوند، یک فوتون از نیمه رسانا نشر داده خواهد شد.

انرژی فوتون(رنگ) و احتمال نشر فوتون، به ماده، خلوص و عیوب آن بستگی دارد. بنابراین برای اندازه‌گیری کاتدولومینسانس، تقریبا تمام مواد غیر فلزی، قابل بررسی هستند. برای بررسی ساختار نواری، نیمه‌رساناها، عایق‌ها، سرامیک‌ها، سنگ‌های قیمتی، مواد معدنی و شیشه‌ها می‌توانند به همین شکل مورد بررسی قرار بگیرند. در فلزات، برانگیختگی نمونه ممکن است باعث افزایش پلاسمون سطحی گردد که کاهش این پلاسمون سطحی در اثر زمان، می‌تواند به شکل نشر فوتون کاتدولومینسانس دیده شود.

ساختار آشکارساز کاتودولومینسانس در میکروسکوپ الکترونی:

شکل 2- اتصال آشکارساز کاتدولومینسانس بر SEM

زمانی که پرتو الکترونی نمونه را برانگیخته می‌کند، باعث نشر لومینسانس از نواحی نزدیک سطح نمونه می‌شود. برای جمع آوری این کاتودولومینسانس نشر شده، یک آینه بالای نمونه قرار می‌گیرد که به شکل خاصی برای هدایت نور خروجی از نمونه، از محفظه خلا به سمت طیف‌سنج یا آشکارساز فوتون ساخته شده است. برای نمونه های باریک مانند نمونه های TEM، معمولا آینه‌ها هم بالا و هم پایین نمونه قرار می‌گیرند تا نور را از هردوطرف نمونه جمع آوری کنند.

زمانی که پرتوی الکترونی بر روی نمونه روبش می‌شود، امکان بدست آوردن یک نقشه‌ی فعالیت نوری(Optical activity) از نمونه را بدست می‌دهد.

شدت نور نشر شده از نمونه ممکن است بسیار کم باشد و معمولا نیاز به این دارد که تا حد امکان، تمام فوتون‌های نشر شده، به آشکارساز هدایت شوند. حتی در نمونه‌هایی نیز که بازدهی بالایی در نشر فوتون دارند، توانایی جمع‌آوری و آشکارسازی فوتون‌ها با کمترین اتلاف نوری، برای دستیابی به بیشترین رزولوشن نیاز است.

شما می توانید انجام تست SEM را توسط تیم تماد کالا انجام دهید و یا از مشاوره رایگان در مورد آنالیزهای مختلف استفاده کنید.

منابع:

http://www.gatan.com/techniques/cathodoluminescence

http://www.tescan.com/en-us/technology/detectors/cl-detectors

میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)

آنالیز SEM

 
دریافت آنالیز SEM