授課題目:SEM的微觀世界
業界講師:郭瀚介工程師
任職單位:益弘儀器股份有限公司
上課時間:101.4.17( 9 :20-12:10)
講座主持人:廖炳傑教授
記錄者:巧心儀
SEM是基礎設備,很多的廠商和研究單位都有至少有一台SEM,SEM是高倍的顯微鏡,除了顯微鏡之外還可以加裝其他的分析設備和偵測器,讓研究人員了解物體有什麼樣的特性、影像外觀。
學校所使用的儀器是Hitachi(SU1510)電子顯微鏡,而電子顯微鏡的發展是從:
1924 Louis de Broglie提出電子顯微鏡的理論基礎。
1931 (德國物理學家Knoll及Ruska)提出SEM之理論與構想 (穿透式電子顯微鏡原型機) 。
1937 首部TEM商業原型機製造成功(Metropolitan Vickers 牌) (STEM 500-1000Å) 。
1938∼39 穿透式電子顯微鏡正式上市(西門子公司,50KV~100KV,解像力20~30Å) 。
1965 英國Cambridge公司推出第一台商業化的SEM 。
1968 (Fitzgerald) 在SEM上加裝EDS 。
1969 Hitachi生產第一台商用冷場發射掃描式電子顯微鏡 。
1976 益弘儀器開始代理Hitachi的電子顯微鏡 。
SEM只是統稱,而SEM有很多種類
光源分類,光源的不同可分為Cold-CathodeFE(冷場發射式燈絲)、SchottkyEmission、Tungsten Filament(學校所用的燈絲)(基礎型)。
透鏡組分類,In-Lens(偵測器插在透鏡組以內 )(解析度最高)、Semi In-Lens(兩個偵測器一支插透鏡組以外、一支插 透鏡組以外)、Out-Lens( 偵測器插在透鏡組以外)(基礎型)。
SEM每個高度都可以看到影像,離透鏡組越近影像越清楚,但是越靠近越危險,透鏡組正下方有一個BSE偵測器,BSE偵測器很脆弱是半導體偵測器非常容易被撞壞,所以放樣品的高度要控制好。
學校所使用的儀器是Hitachi(SU1510)電子顯微鏡,而電子顯微鏡的發展是從:
1924 Louis de Broglie提出電子顯微鏡的理論基礎。
1931 (德國物理學家Knoll及Ruska)提出SEM之理論與構想 (穿透式電子顯微鏡原型機) 。
1937 首部TEM商業原型機製造成功(Metropolitan Vickers 牌) (STEM 500-1000Å) 。
1938∼39 穿透式電子顯微鏡正式上市(西門子公司,50KV~100KV,解像力20~30Å) 。
1965 英國Cambridge公司推出第一台商業化的SEM 。
1968 (Fitzgerald) 在SEM上加裝EDS 。
1969 Hitachi生產第一台商用冷場發射掃描式電子顯微鏡 。
1976 益弘儀器開始代理Hitachi的電子顯微鏡 。
SEM只是統稱,而SEM有很多種類
光源分類,光源的不同可分為Cold-CathodeFE(冷場發射式燈絲)、SchottkyEmission、Tungsten Filament(學校所用的燈絲)(基礎型)。
透鏡組分類,In-Lens(偵測器插在透鏡組以內 )(解析度最高)、Semi In-Lens(兩個偵測器一支插透鏡組以外、一支插 透鏡組以外)、Out-Lens( 偵測器插在透鏡組以外)(基礎型)。
SEM每個高度都可以看到影像,離透鏡組越近影像越清楚,但是越靠近越危險,透鏡組正下方有一個BSE偵測器,BSE偵測器很脆弱是半導體偵測器非常容易被撞壞,所以放樣品的高度要控制好。
比較分子渦輪幫浦(TMP)及擴散式幫浦(DP), 分子渦輪幫浦無需水冷系統、高速啟動、耗電量小。
自動電子束準位校正(ABS):燈絲電流飽和點,電子束校正,聚焦,亮度對比校正,所有的校正的功能只需要單鍵點擊即可完成(建議換完燈絲才按ABS)。
不同材質樣品的前處理(非揮發性、不含水性、非磁性樣品)
導電的樣品如金屬類:
這一些種類的樣品可不經前處理,固定直接放入SEM中觀察 。
不導電的樣品如半導體類、纖維類及高分子材料:
在樣品未經前處理的情況下,可以用低真空模式或低加速電壓方式進行觀察,如樣品需用高放大倍率觀察,可以用鍍金方式處理,如顧慮放大倍率高時會看到鍍上的金屬顆粒,可以慎選金屬種類及鍍的方式。
生物樣品:
觀察生物樣品,可使用低真空模式,如需進行高倍率觀察,可將樣品做臨界點乾燥或冷凍乾燥及鍍金等前處理,也可使用低真空模式觀察。
X-RAY元素分析的樣品:
通常樣品拋光表面,固定在樣品台上即可,如果是非導電的樣品,表面可以用鍍碳機鍍碳,或者使用低真空模式觀察。
如何增加影像解析度之方法:
1. 縮短工作距離 (WD)
2. 增加加速電壓 (Vacc)
3. 移動式物鏡孔片 # 4
4. 設定 Beam Current 值 < 30
5.傾斜角 (tilt) < 15°
放電現象是一次電子能量不等於二次電子BSE加導掉的能量。
自動電子束準位校正(ABS):燈絲電流飽和點,電子束校正,聚焦,亮度對比校正,所有的校正的功能只需要單鍵點擊即可完成(建議換完燈絲才按ABS)。
不同材質樣品的前處理(非揮發性、不含水性、非磁性樣品)
導電的樣品如金屬類:
這一些種類的樣品可不經前處理,固定直接放入SEM中觀察 。
不導電的樣品如半導體類、纖維類及高分子材料:
在樣品未經前處理的情況下,可以用低真空模式或低加速電壓方式進行觀察,如樣品需用高放大倍率觀察,可以用鍍金方式處理,如顧慮放大倍率高時會看到鍍上的金屬顆粒,可以慎選金屬種類及鍍的方式。
生物樣品:
觀察生物樣品,可使用低真空模式,如需進行高倍率觀察,可將樣品做臨界點乾燥或冷凍乾燥及鍍金等前處理,也可使用低真空模式觀察。
X-RAY元素分析的樣品:
通常樣品拋光表面,固定在樣品台上即可,如果是非導電的樣品,表面可以用鍍碳機鍍碳,或者使用低真空模式觀察。
如何增加影像解析度之方法:
1. 縮短工作距離 (WD)
2. 增加加速電壓 (Vacc)
3. 移動式物鏡孔片 # 4
4. 設定 Beam Current 值 < 30
5.傾斜角 (tilt) < 15°
放電現象是一次電子能量不等於二次電子BSE加導掉的能量。
SEM可拍到微觀物體的表面結構,將物體的倍率放大,拍出一些我們肉眼看不到的細小物體照片,對於研究外還可以拍一些有趣的東西,讓我們看到微觀世界,我覺得SEM可以拍出這些放大10萬、百萬、千萬倍率的照片感到很神奇,藉由業界講師的介紹對SEM有更多的了解,而且下周還會介紹SEM的操作,可以更加了解SEM,有這麼難得的機會真的很高興。