Kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp (SEM/FIB)

Az alapkészülék

A pásztázó elektronmikroszkópi (SEM) rész általános jellemzése:
Az alapkészülék SEM üzemmódja alkalmas vezető és nem vezető minták nagyfelbontású pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatára.

Elektron-ágyú:
Az elektronágyú Schottky-emitteres FEG. A gyorsító feszültség változtatható 100 V - 30 kV tartományban. Az elektronáram folyamatosan változtatható. Az elektronáram maximális értéke a mintán 80 nA.

A berendezéssel vezető minták a nagyvákuumos üzemmódban mérhetők (p ~ 10^-3 Pa). Az alacsonyvákuumos üzemmódban (p < 130 Pa) a nem-vezető minták mérhetők különleges mintaelőkészítés, vagyis vezető réteggel borítás nélkül. Biológiai minták mérését teszi lehetővé a rendszer környezeti üzemmódja. A környezeti üzemmódban a minták 100 %-os páratartalomban és p < 4000 Pa nyomáson mérhetők. A vákuumrendszer teljesen olajmentes.

Detektorok

A pásztázó elektronmikroszkóp az alábbi detektorokkal rendelkezik:

1. a fenti üzemmódok mindegyikére alkalmas szekunder elektron detektor (SED);
2. visszaszórt elektron detektor (BSED);
3. szilícium drift röntgen detektor (EDX), amely folyékony nitrogén mentes (Peltier-hűtésű), és a bórtól az uránig képes elemanalízisre;
4. STEM detektor, amellyel vékony mintákról transzmissziós kép készíthető;
5. Hikari-kamera, amely visszaszórt elektron diffrakciós (EBSD) vizsgálatokat tesz lehetővé,
6. infravörös CCD kamera a mintatér optikai megfigyelésére.

A SEM felbontás paraméterei:

SED felbontás nagyvákuum esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: 1,2 nm.
SED felbontás nagyvákuum esetén, 1 kV gyorsító feszültség mellett: 2,9 nm.
SED felbontás alacsony vákuum (töltéskompenzáció) esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: 1,5 nm.
SED felbontás alacsony vákuum (töltéskompenzáció) esetén, 3 kV gyorsító feszültség mellett: 3 nm.

BSED felbontás nagyvákuum esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: 2,5 nm.
BSED felbontás nagyvákuum esetén, 1 kV gyorsító feszültség mellett: 4 nm.
BSED felbontás alacsony vákuum (töltéskompenzáció) esetén, 30 kV gyorsító feszültség mellett: 3 nm.

STEM detektor maximális felbontása 30 keV gyorsító feszültség esetén 0,8 nm. A STEM detektorral világos- és sötét látóterű kép egyaránt készíthető.

Az EBSD vizsgálatok felbontása anyagfüggő, de általában jobb, mint 50 nm.

EDX detektor energia felbontásra: 130 eV @ Mn K_α. A detektor sebessége: 10⁵ cps.

A fókuszált ionsugár (FIB)

Az alapberendezés rendelkezik nano-megmunkálásra alkalmas fókuszált ionsugaras (FIB) egységgel, amely Ga ionokat gyorsít 30 kV-ig, változtatható gyorsító feszültséggel. Az ionáram változtatható a 2 nA – 70 nA tartományban. A berendezés rendelkezik olyan elektron detektorral, amely az ionsugaras szekunder ion/elektron képalkotást is lehetővé teszi (CDEM detektor). A berendezésben a gázkémia lehetősége is adott. A gáz injektáló rendszer (GIS) tartalmazza platina, szén és szigetelő leválasztási lehetőséget.

A FIB tartozékai:
Szoftver és hardver rendszer, amely a FIB automatikus működését teszi lehetővé (AUTO FIB).
A TEM minták készítését lehetővé tevő szoftver és hardver rendszer (nanomanipulátor).

Mintakamra

A mintakamra belső átmérője lehetővé teszi 200 mm átmérőjű és 50 mm vastagságú minták elhelyezését. A mintatartó asztal mozgathatósága: x_max = 50 mm, y_max = 50 mm, z_max = 25 mm. A mintaasztal eucentrikus. A mintaasztal dönthetősége -15° – +75° tartományban, és 360°-os folytonos körbefordulást biztosít.

Az alapkészülék tartozékai

Zártrendszerű vízhűtő berendezés.
Légkompresszor.
Szünetmentes tápegység.

Számítástechnikai szoftver és hardver elemek

32 bites felhasználói interface, Windows XP operációs rendszerrel.
A mikroszkópi képet megjelenítő képernyő: 19” LCD monitor, melynek felbontása: 1280x1024.
3D rekonstrukciós szoftver.
Képanalizáló és archiváló szoftver.
A FIB működésének automatizálását lehetővé tevő szoftver (Auto FIB).
TEM minták automatikus készítését lehetővé tevő szoftver (Auto TEM).