Kính hi n vi đi n t quể ệ ử ét
Kính hi n vi đi n t quéể ệ ử t (ti ng Anh:ế Scanning Electron Microscope, th ng vi t t t làườ ế ắ
SEM), là m t lo i kính hi n vi đi n t có th t o ra nh v i đ phân gi i cao c a b m tộ ạ ể ệ ử ể ạ ả ớ ộ ả ủ ề ặ
m u v t b ng cách s d ng m t chumẫ ậ ằ ử ụ ộ đi n t ệ ử (chùm các electron) h p quét trên b m t m u.ẹ ề ặ ẫ
Vi c t o nh c a m u v t đ c th c hi n thông qua vi c ghi nh n và phân tích các b c xệ ạ ả ủ ẫ ậ ượ ự ệ ệ ậ ứ ạ
phát ra t t ng tác c a chùm đi n t v i b m t m u v t.ừ ươ ủ ệ ử ớ ề ặ ẫ ậ
L c s v kính hi n vi đi n t quétượ ử ề ể ệ ử
Kính hi n vi đi n t quét l n đ u tiên đ c phát tri n b i Zworykin vào năm 1942 là m tể ệ ử ầ ầ ượ ể ở ộ
thi t b g m m t súng phóng đi n t theo chi u t d i lên, ba th u kính tĩnh đi n và hế ị ồ ộ ệ ử ề ừ ướ ấ ệ ệ
th ng các cu n quét đi n t đ t gi a th u kính th hai và th ba, và ghi nh n chùm đi n tố ộ ệ ừ ặ ữ ấ ứ ứ ậ ệ ử
th c p b ng m t ng nhân quang đi n.ứ ấ ằ ộ ố ệ
S đ kh i kính hi n vi đi n t quétơ ồ ố ể ệ ử
Năm 1948, C. W. Oatley Đ i h c Cambridge (V ng qu c Anh) phát tri n kính hi n vi đi nở ạ ọ ươ ố ể ể ệ
t quét trên mô hình này và công b trong lu n án ti n sĩ c a D. McMullan v i chùm đi n tử ố ậ ế ủ ớ ệ ử
h p có đ phân gi i đ n 500 Angstrom. Trên th c t , kính hi n vi đi n t quét th ng ph mẹ ộ ả ế ự ế ể ệ ử ươ ẩ
đ u tiên đ c s n xu t vào năm 1965 b i Cambridge Scientific Instruments Mark I.ầ ượ ả ấ ở
Nguyên lý ho t đ ng và s t o nh trong SEMạ ộ ự ạ ả
Vi c phát các chùm đi n t trong SEM cũng gi ng nh vi c t o ra chùm đi n t trong kínhệ ệ ử ố ư ệ ạ ệ ử
hi n vi đi n t truy n qua, t c là đi n t đ c phát ra t súng phóng đi n t (có th là phátể ệ ử ề ứ ệ ử ượ ừ ệ ử ể
x nhi t, hay phát x tr ng...), sau đó đ c tăng t c. Tuy nhiên, th tăng t c c a SEMạ ệ ạ ườ ượ ố ế ố ủ
th ng ch t 10 kV đ n 50 kV vì s h n ch c a th u kính t , vi c h i t các chùm đi n tườ ỉ ừ ế ự ạ ế ủ ấ ừ ệ ộ ụ ệ ử
có b c sóng quá nh vào m t đi m kích th c nh s r t khó khăn. Đi n t đ c phát ra,ướ ỏ ộ ể ướ ỏ ẽ ấ ệ ử ượ
tăng t c và h i t thành m t chùm đi n t h p (c vài trăm Angstrong đ n vài nanomet) nhố ộ ụ ộ ệ ử ẹ ỡ ế ờ
h th ng th u kính t , sau đó quét trên b m t m u nh các cu n quét tĩnh đi n. Đ phân gi iệ ố ấ ừ ề ặ ẫ ờ ộ ệ ộ ả
c a SEM đ c xác đ nh t kích th c chùm đi n t h i t , mà kích th c c a chùm đi n tủ ượ ị ừ ướ ệ ử ộ ụ ướ ủ ệ ử
này b h n ch b i quang sai, chính vì th mà SEM không th đ t đ c đ phân gi i t t nhị ạ ế ở ế ể ạ ượ ộ ả ố ư
TEM. Ngoài ra, đ phân gi i c a SEM còn ph thu c vào t ng tác gi a v t li u t i b m tộ ả ủ ụ ộ ươ ữ ậ ệ ạ ề ặ
m u v t và đi n t . Khi đi n t t ng tác v i b m t m u v t, s có các b c x phát ra, sẫ ậ ệ ử ệ ử ươ ớ ề ặ ẫ ậ ẽ ứ ạ ự
t o nh trong SEM và các phép phân tích đ c th c hi n thông qua vi c phân tích các b c xạ ả ượ ự ệ ệ ứ ạ
này. Các b c x ch y u g m:ứ ạ ủ ế ồ
•Đi n t th c p (Secondary electrons): Đây là ch đ ghi nh thông d ng nh t c aệ ử ứ ấ ế ộ ả ụ ấ ủ
kính hi n vi đi n t quét, chùm đi n t th c p có năng l ng th p (th ng nh h nể ệ ử ệ ử ứ ấ ượ ấ ườ ỏ ơ
50 eV) đ c ghi nh n b ng ng nhân quang nh p nháy. Vì chúng có năng l ng th pượ ậ ằ ố ấ ượ ấ
nên ch y u là các đi n t phát ra t b m t m u v i đ sâu ch vài nanomet, do v yủ ế ệ ử ừ ề ặ ẫ ớ ộ ỉ ậ
chúng t o ra nh hai chi u c a b m t m u.ạ ả ề ủ ề ặ ẫ
•Đi n t tán x ng c (Backscattered electrons): Đi n t tán x ng c là chùm đi n tệ ử ạ ượ ệ ử ạ ượ ệ ử
ban đ u khi t ng tác v i b m t m u b b t ng c tr l i, do đó chúng th ng cóầ ươ ớ ề ặ ẫ ị ậ ượ ở ạ ườ
năng l ng cao. S tán x này ph thu c r t nhi u vào vào thành ph n hóa h c bượ ự ạ ụ ộ ấ ề ầ ọ ở ề
m t m u, do đó nh đi n t tán x ng c r t h u ích cho phân tích v đ t ng ph nặ ẫ ả ệ ử ạ ượ ấ ữ ề ộ ươ ả
thành ph n hóa h c. Ngoài ra, đi n t tán x ng c có th dùng đ ghi nh n nhầ ọ ệ ử ạ ượ ể ể ậ ả
nhi u x đi n t tán x ng c, giúp cho vi c phân tích c u trúc tinh th (ch đ phânễ ạ ệ ử ạ ượ ệ ấ ể ế ộ
c c đi n t ). Ngoài ra, đi n t tán x ng c ph thu c vào các liên k t đi n t i bự ệ ử ệ ử ạ ượ ụ ộ ế ệ ạ ề
m t m u nên có th đem l i thông tin v các đômen s t đi n.ặ ẫ ể ạ ề ắ ệ
M t s phép phân tích trong SEMộ ố
•Huỳnh quang cat t (Cathodoluminesence): Là các ánh sáng phát ra do t ng tác c aố ươ ủ
chùm đi n t v i b m t m u. Phép phân tích này r t ph bi n và r t h u ích choệ ử ớ ề ặ ẫ ấ ổ ế ấ ữ
vi c phân tích các tính ch t quang, đi n c a v t li u. ệ ấ ệ ủ ậ ệ
Thi t b kính hi n vi đi n t quét Jeol 5410 LV t i Trung tâm Khoa h c V t li u, Đ iế ị ể ệ ử ạ ọ ậ ệ ạ
h c Qu c gia Hà N iọ ố ộ
•Phân tích ph tia X (X-ray microanalysis): T ng tác gi a đi n t v i v t ch t có thổ ươ ữ ệ ử ớ ậ ấ ể
s n sinh ph tia X đ c tr ng, r t h u ích cho phân tích thành ph n hóa h c c a v tả ổ ặ ư ấ ữ ầ ọ ủ ậ
li u. Các phép phân tích có th là ph tán s c năng l ng tia X (Energy Dispersive X-ệ ể ổ ắ ượ
ray Spectroscopy - EDXS) hay ph tán s c b c sóng tia X (Wavelength Dispersive X-ổ ắ ướ
ray Spectroscopy - WDXS)...
•M t s kính hi n vi đi n t quét ho t đ ng chân không siêu cao có th phân tích phộ ố ể ệ ử ạ ộ ở ể ổ
đi n t Auger, r t h u ích cho các phân tích tinh t b m t.ệ ử ấ ữ ế ề ặ
•SEMPA (Kính hi n vi đi n t quét có phân tích phân c cể ệ ử ự ti ng Anhế: Scanning Electron
Microscopy with Polarisation Analysis) là m t ch đ ghi nh c a SEM mà đó, cácộ ế ộ ả ủ ở
đi n t th c p phát ra t m u s đ c ghi nh n nh m t detector đ c bi t có thệ ử ứ ấ ừ ẫ ẽ ượ ậ ờ ộ ặ ệ ể
tách các đi n t phân c c ệ ử ự spin t m u, do đó cho phép ch p l i nh ừ ẫ ụ ạ ả c u trúc tấ ừ c aủ
m u.ẫ
B c t i: ướ ớ menu, tìm ki mế
S đ nguyên lý c a SEMPAơ ồ ủ
SEMPA, là tên vi t t t c a ế ắ ủ Scanning electron microscope with polarisation analysis (Kính
hi n vi đi n t quét có phân tích phân c cể ệ ử ự ) là k thu t ch p nh c u trúc t b ng ỹ ậ ụ ả ấ ừ ằ kính hi n viể
đi n t quétệ ử , d a trên vi c ghi l i đ ự ệ ạ ộ phân c cự spin c a chùm ủđi n tệ ử th c p phát ra t bứ ấ ừ ề
m t m u v t r n khi có chùm đi n t h p quét trên b m t.ặ ẫ ậ ắ ệ ử ẹ ề ặ
M c l cụ ụ
•1 Nguyên lý c a SEMPAủ
•2 u đi m và h n ch c a SEMPAƯ ể ạ ế ủ
o2.1 u đi m c a SEMPAƯ ể ủ
o2.2 H n ch c a SEMPAạ ế ủ
•3 Tài li u tham kh oệ ả
•4 Xem thêm
Nguyên lý c a SEMPAủ
V m t th c ch t, SEMPA là m t ề ặ ự ấ ộ kính hi n vi đi n t quétể ệ ử , nh ng đ c c i ti n đ ghi l iư ượ ả ế ể ạ
s phân c c spin c a chùm đi n t . Khi chùm đi n t c a ự ự ủ ệ ử ệ ử ủ SEM quét trên b m t c a v t r n,ề ặ ủ ậ ắ
chùm đi n t th c p phát ra t b m t (thông th ng t o ra nh ệ ử ứ ấ ừ ề ặ ườ ạ ả SEM hình thái h c b m t)ọ ề ặ
s b phân c c ẽ ị ự spin do t tínhừ c a m u v t thành các chùm đi n t có ủ ẫ ậ ệ ử spin theo hai h ng. Sướ ử
d ng m t detector ghi nh n phân c c spin s cho nh ụ ộ ậ ự ẽ ả c u trúc tấ ừ c a m u, là s t ng ph nủ ẫ ự ươ ả
v ềt đừ ộ.
M t SEMPA thông th ng có c u trúc gi ng nh m t ộ ườ ấ ố ư ộ SEM, nh ng SEMPA đòi h i môiư ỏ
tr ng ườ chân không r t cao (t i thi u là 10ấ ố ể −9 Torr) và m t detector ghi đi n t phân c c spin.ộ ệ ử ự
Chùm đi n t th c p (đ c h i t và quét trên m u) có năng l ng trung bình t 10 đ n 50ệ ử ứ ấ ượ ộ ụ ẫ ượ ừ ế
keV, có th h i t xu ng kích th c 50ể ộ ụ ố ướ nm, và c ng đ chùm có th l n h n 1 nA ườ ộ ể ớ ơ [1].
N u nh chùm ế ư đi n tệ ử th c p có ứ ấ spin theo 2 ph ng (up, down) có m t đ là ươ ậ ộ thì độ
phân c c spin s là:ự ẽ