Microscopia elettronica Flashcards
Qual è la risoluzione della microscopia elettronica?
0,2nm
Quali info fornisce la microscopia elettronica?
- Topografia: caratteristiche della superficie di un oggetto e la loro correlazione con le proprietà dei materiali
- Morfologia: forma e dimensione delle particelle
- Composizione: sono qualitative o quantitative. Posso vedere se ci sono elementi più o meno pesanti oppure combinare con X-ray e ottenere informazioni quantitativa
- Informazioni cristallografiche: riguardo all’arrangiamento degli atomi nel sistema osservato
Come posso ottenere un fascio elettronico?
Gli elettroni possono essere generati da field emission gun o sorgente termoionica
Quali sono le caratteristiche per un fascio elettronico efficace?
- Avere brightness alta
- Essere un fascio coerente a livello spaziale (monocromatico) e temporale (costante)
- Essere stabile
Come viene definita la brightness?
Viene definita mediante due parametri:
- Rapporto tra l’intensità del fascio elettronico e l’area rispetto alla corrente
- Angolo solido della corrente: angolo al di sotto della sorgente entro il quale si irraggia il fascio elettronico
Per avere β alto, l’intensità di corrente (a denominatore) deve essere alta e l’angolo solido deve essere il più piccolo possibile.
Quale sorgente ha brightness migliore?
- Tungsteno: β=10^5, vita di 100h, costo minore
- FEG: Β=10^8, vita di 1000h, costo maggiore
Che cos’è la coerenza di un fascio?
Quanto il fascio di elettroni è veramente monocromatico.
λc=vh/∆E
Con v velocità, h costante di Plank e ΔE l’energy spread del fascio (espressione della monocromaticità del fascio stesso)
Da cosa dipende la coerenza di un fascio elettronico?
La dimensione effettiva della sorgente (non l’intero filamento di tungsteno, solo la zona da cui partono gli elettroni) influenza la coerenza.
La sorgente con il fascio più monocromatico è la FEG perché ha una forma molto a punta e l’angolo tra la sorgente e il campione è molto piccola
Come funziona una sorgente termoionica?
1- Si ha il filamento/cristallo montato in una Wehnelt Cap (gabbia caricata negativamente)
2- Si scalda fino a che non produce un flusso di elettroni: questo si dirige verso l’anodo presente al di sotto
3- Gli elettroni passano attraverso la fenditura ed incontra poi condensatore e lenti che man mano li portano al campione
Come funziona la field emission gun?
Faccio passare della corrente per far emettere un fascio di elettroni.
Ha una punta molto affilata che emette un fascio, questo viene attirato da un anodo e viene fatto scendere lungo la colonna.
Serve un ultra-alto vuoto per evitare che la punta molto acuminata venga rovinata da particelle presenti nell’aria.
Cosa può accadere a un elettrone che incontra la materia?
- Fascio trasmesso: l’elettrone attraversa il campione e passa al di sotto senza interagire
- L’elettrone impatta sul nucleo (o vicino) e viene respinto
o Elettrone retrodiffuso: l’elettrone viene respinto con un urto totalmente elastico (senza perdere energia) e torna indietro. Sono elettroni del fascio
o Elettrone deflesso: attraversa il campione - Elettrone secondario: l’elettrone del fascio colpisce un elettrone del campione e gli cede energia. L’elettrone del campione viene quindi espulso e intercettato dal detector.
Il posto vacante lasciato da questo elettrone viene occupato da un altro elettrone di un livello più alto e l’energia in eccesso viene liberata come raggi X.
L’elettrone del fascio, visto che ha ceduto energia, procede il viaggio con meno energia di prima (urto inelastico). L’elettrone secondario è quello del campione.
Come funziona la tomografia con microscopia elettronica?
Ruoto il campione nella colonna di diversi angoli per fare poi rendering 3D.
Che cosa vedo con il TEM?
Vedo il contrasto generato dagli elettroni trasmessi misurati da un detector al di sotto del campione:
- Contrasto di massa: minore la massa atomica (nucleo meno denso), maggiore la probabilità che l’elettrone passi attraverso.
- Contrasto di spessore: a parità di composizione un oggetto più spesso darà un contrasto maggiore (bloccherà più elettroni)
Cosa vedo con il SEM?
vedo gli elettroni retrodiffusi e secondari:
- Per i retrodiffusi: i retrodiffusi sono responsabili per informazioni composizionali che sono rappresentative di tutto il bulk del materiale. Sono elettroni del fascio altamente energetici e che quindi sono in grado di sondare una grande parte di campione: non mi dicono qual è l’elemento ma mi dice che ce ne sono di più pesanti e più leggeri
- Per i secondari: dato che sono elettroni poco energetici mi danno un contrasto solamente morfologico. Vengono generati quando un elettrone del fascio arriva in profondità, possono andare in tutte le direzioni ma a bassa energia quindi non sempre riescono ad uscire dal campione e possono venir riassorbiti.
Quelli che escono danno origine a dei picchi, quelli che vengono riassorbiti danno origine a valli.
Come funziona il SEM?
Si ha sempre una sorgente, un condensatore e delle lenti. La differenza è che a un certo punto c’è un sistema di spire (deflection coil) che ci permette di muovere il fascio: lo muoviamo perché con il fascio voglio scansionare l’intero campione (nel TEM al massimo muovo il campione).
Costruisco così l’immagine frame by frame.
