View
6
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Instrumentação – MEV, FIB e MSE
Henrique Limborço
Microscopista CM-UFMG
Prof. Departamento de Física – UFMG
Resumo
• Câmaras e Sistema de vácuo
• Manipuladores de amostras
• Coluna eletrônica e iônica
• Detectores
– Formação de Imagem
– Composição química (Raios-x)
O microscópio eletrônico de varredura
O microscópio eletrônico de varredura
Câmara e sistema de vácuo
Manipuladores de amostrasStage
Micro manipuladores
A coluna eletrônica
Geração do feixe
Termiônico Emissão de campo
Geração do feixeTermoiônico
Filamento de W
Cristal de LaB6
Geração do feixeFEG
~2kV
200V-30kV
Feixe eletrônico
Primeiro anodo
Segundo anodo
• Alto brilho• Feixe com diâmetro pequeno (3nm)
• Focalização fácil
• Baixa dispersão em energia• Longa vida
• Menor contaminação do sistema
Vantagens
Desvantagem: vácuo
Ajuste da corrente
Abertura da objetiva
http://www.ammrf.org.au/myscope
Mo
Ajuste da corrente
http://www.ammrf.org.au/myscope
Varredura e focalizaçãoLentes eletromagnéticas
https://hackaday.io ISI-100A
Varredura e focalização
https://hackaday.io
Objetiva 1ª condensadora
2ª condensadora
Bobinas de varredura
Varredura156 eletrons!
288 eletrons!Detector
Imagem
Canhão
Microscópio de feixe duplo: Elétrons + Íons
FIB = Focused Ion Beam
A coluna Iônica
Geração do feixe de íons (2µA)
Ajuste da corrente (1,5 pA-65nA)
Varredura e foco do feixe
LMIS
Geração do Feixe - LMIS
• LMIS – Liquid Metal Ion Source
http://www.web.pdx.edu/~dbn/LMIS_Development.html
Bobina/reservatório
Capilar
Cone de Taylor¹
¹Proceedings of the Royal Society A. 280, 1382 (1964).
Fonte - LMIS
Supressor0 - 2kV
Extractor0 - 15kV
Ion Spray
Spray Aperture
Feixe Iônico Gerado
Baixo ponto de fusão (29,8°C)
Elemento massivo (número atômico 69).
Apresentar um alto brilho de emissão (A/m2)
Indústria de semicondutores (GaAs)
O elemento gálio é amplamente usado como fonte de íons nos FIB comerciais por alguns motivos importantes:
LMIS: Elemento Gálio
A coluna Iônica
Geração do feixe de íons (2µA)
Ajuste da corrente (1,5 pA-65nA)
Varredura e foco do feixe
Similares à coluna eletrônica
Feixe duplo
Microscópio de feixe duplo: Elétrons + Íons
Canhão de elétrons: •Imagem alta resolução 0,8nm•Análise EDS•Imagem Química
Canhão de íons: •Nanofabricação (usinagem, depósito de filmes metálicos, micro-manipulação de materiais)•Imagem resolução 10nm
Microscópio de feixe duplo: Elétrons + Íons
Final coluna de íons Final coluna de elétrons
Base suporteamostra
Microscópio de feixe duploVisualização da câmara
Detectores
Everhart-ThornleyDetector
Backscattered ElectronsDetector
Large Field Detector(SE para baixo vácuo)
Imagem com feixe eletrônico
DetectoresETD
DetectoresETD
DetectoresBSD
A + B : Detalhes de composição(contraste de número atômico);
A – B : Detalhes topográficos;A ou B : Topografia
DetectoresLFD
DetectoresRaios-x característicos
WDS e EDS
Wavelength-Dispersive X-Ray SpectroscopyWDS
WDS
WDSMicrossonda eletrônica
EDSEnergy Dispersive x-ray
Spectroscopy2 tipos de detectores
Si(Li) e SDD
Si(Li)
Si(Li)
SDD
SDD
Detecção SDD
Vantagens do SDD
• Menor anodo
– Menor capacitância
– Menor ruído
Vantagens do SDD
Corrente de fuga (devido a Tensão aplicada no sensor)
Afeta resolução para processos longos → um patamar se transforma em rampa
Si(Li) precisa de longos tempos → resfriamento a nitrogênio liquido
SDD baixo ruído → tempo de processamento curto
Muito obrigado pela atenção
Perguntas?
• Atividade prática nos MEV’s
– Obtenção de imagens
– Mapas de composição química
– Ion milling
– EBSD? (experimento demorado)
Recommended