Il Microscopio elettronico a scansione

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Il Microscopio elettronico a scansione

• Segnali e detectors

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Caratteristiche del segnale

• Il fascio elettronico creato in alto vuoto, viene
  accelerato e collimato lungo la colonna del SEM
• Tramite le bobine di deflessione si ha la
  scansione lungo la superficie del campione
• Il fascio, interagendo con il campione, genera
  vari segnali

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Interazione Fascio-Campione
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Volume di interazione
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Interazione Fascio-Campione (2)
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Diffusione degli elettroni nei solidi

• Diffusione anelastica
• Dovuta ad urto anelastico con il nucleo e gli
  elettroni legati dellatomo del campione
• Consiste in una diminuzione dellenergia senza
  apprezzabile variazione della direzione di
  propagazione

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Diffusione degli elettroni nei solidi

• Diffusione elastica
• Dovuta ad un urto elastico con il nucleo degli
  atomi del campione
• Consiste in una variazione della direzione senza
  perdita di energia

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Diffusione Anelastica

• Origina la maggior parte dei segnali
• Elettroni secondari
• Raggi X
• Elettroni Auger
• Fluorescenza

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Diffusione anelastica elettroni secondari

• Lelettrone del fascio interagisce con gli
  elettroni (e-) delle orbite esterne debolmente
  legati che vengono espulsi mediante trasferimento
  di energia cinetica ? e- secondari.
• Gli e- secondari sono caratterizzati da una
  energia lt 50eV,
• Vengono facilmente riassorbiti dalla materia
  quindi riescono ad emergere in superficie solo
  quelli generati a piccole profondità (10nm).

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Gli elettroni secondari
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Gli elettroni secondari

• Piccolo volume di generazione

Limite di risoluzione più piccolo
Maggiori dettagli osservabili
Gli elettroni secondari ci danno indicazioni
sulla morfologia del campione
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Raggi X

• Se lelettrone del fascio interagisce
  anelasticamente con il campo cuolombiano del
  nucleo atomico, la perdita di energia avviene
  sotto forma di radiazione X.
• Ogni materiale ha una emissione spettrale
  caratteristica ? Con la MICRORANALISI si ottiene
  una caratterizzazione chimico-fisica del campione

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(No Transcript)
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Diffusione Elastica elettroni backscatterati

• Lelettrone del fascio urta contro il nucleo
  dellatomo. Quando langolo è gt90 si ha
  retrodiffusione
• Lenergia dellelettrone backscatterato può
  variare a seconda del numero di urti e di energia
  persa per ciascun urto
• Più alto è il numero atomico del materiale, più
  urti in prossimità della superficie ? più
  elettroni fuoriescono dal campione
• Più basso è il numero atomico, più il fascio
  entra in profondità ? meno elettroni escono dal
  campione e con minor energia

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Volume di interazione
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Intensità degli elettroni generati in funzione
dellenergia
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Una volta che il segnale è stato generato dal
fascio, dobbiamo raccoglierlo e trasformarlo in
un segnale elettrico di facile elaborazione
Ogni segnale ha il suo detector dedicato
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Detector per elettroni secondari Everhart
Thornley Detector (ETD)
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• La Griglia attrae gli elettroni secondari
• Gli elettroni arrivano allo scintillatore e
  vengono trasmormati in fotoni
• La giuda ottica convoglia la radiazione luminosa
  al fotomoltiplicatore che la trasmorma in segnale
  elettrico
• Il segnale viene amplificato e inviato al monitor
  CRT

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(No Transcript)
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Detector BSE
Detector per elettroni backscatterati Solid
State Detector (SSD)
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• Il rivelatore SSD sono dei semiconduttori a forma
  di anello con una giunzione P-N
• Quando gli elettroni primari colpiscono il
  semiconduttore si formano coppie elettroni-lacune
  che vengono separate dal campo elettrico della
  giunzione e raccolte da opportuni elettrodi
• Si ha quindi un segnale in corrente
  proporzionale allintensità degli elettroni
  incidenti
• Si riesce a discriminare i diversi elementi
  presenti nel campione fino a elementi che
  differiscono di un solo numero atomico

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(No Transcript)
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Di solito si hanno 2 o 4 diodi. Si ha quindi la
possibilità di sommare o sottrarre i vari segnali
per discriminare i contenuti di contrasto
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I rivelatori di raggi x
2 tecniche fondamentali
Spettrometria a dispersione di lunghezza donda
(WSD)
Spettrometria a dispersione di energia (ESD)
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Spettrometria EDS)
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(No Transcript)
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Spettrometria a dispersione di energia (ESD)

• Sfrutta linterazione tra i fotoni X e il
  semiconduttore di cui è fatto il sensore (Si
  drogato con Li protetto da finestra di Berillio o
  da polimero organico)
• Il fotone genera nel cristallo coppie
  elettrone-lacuna che, in presenza del campo
  elettrico applicato alle due facce del
  rivelatore, generano impulsi di corrente
  proporzionali allintensità del fotone.
• Il segnale viene amplificato e inviato ad un
  contatore
• Il detector deve essere mantenuto alla
  temperatura dellazoto liquido (-195C)

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Spettrometria a dispersione di energia (ESD)

• I raggi x che giungono al detector vengono
  assorbiti producendo una cascata di portatori.
• Il numero di queste cariche è proporzionale
  allenergia del fotone incidente.
• Un opportuna elettronica (pulseprocessor
  analizzatore) consente di misurare questo impulso
  e immagazzinarlo in un analizzatore multicanale
  che permette di contare il numero di fotoni
  rilevati in finestre di energia prefissata,
  consentendo di ottenere uno spettro

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Spettri EDS

• Ciascun elemento presenta uno spettro
  caratteristico
• Lintensità integrale dei picchi e legata alla
  concentrazione dellelemento presente nel volume
  di interazione
• E possibile fare delle analisi quantitative

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Spettri EDS un esempio
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Spettro nel punto azzurro
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Spettro nel punto giallo