MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ Malzeme Üretim Laboratuarı I

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ
Malzeme Üretim Laboratuarı I Deney Föyü
TARAMA ELEKTRON MİKROSKOBU
1.AMAÇ
Tarama elektron mikroskobu kullanımı, görüntü elde edilmesi ve değerlendirilmesi.
2.TEORİK BİLGİ
Maddelerin incelenmesinde yüksek büyütmelerle çalışabilen bir mikroskop yaratma fikriyle
elektron mikroskobu çalışmaları başlamıştır.
Bilinen ilk SEM araştırmaları 1935 yılında M. Knoll ve onun gibi öncü birkaç arkadaşı
tarafından Almanya’ da elektron optiği üzerine yaptıkları araştırmalarla başladı. 1938 yılında,
M. Von Ardenne’ in SEM’ e bir tarama bobini ilave ederek STEM’ i geliştirmesiyle
sürdürüldü. Elde edilen ilk görüntü, 23 kV ve 8000 büyütmede çalışan ve 50 ile 100 nm’lik
uzaysal dağılıma sahip bir STEM kullanılarak ZnO kristalinden alındı. 400x400 tarama satırı
içeren görüntü, ışınla mekanik olarak senkronize edilen bir film üzerine basıldı ve işlemin
toplam süresi 20 dakika kadar sürdü. Cihaz, iki tane elektrostatik lensi arasına yerleştirilmiş
tarama bobinine ilave olarak görüntülerin kaydilmesinde kullanılmayan bir CRT’ e sahipti.
2.1. Optik Kolon
SEM’ de görüntünün oluşturulması ve kullanıcıya sunulması tamamen farklı şekillerde
gerçekleştirilir. Kolon (Şekil 1), elektron tabancasını ve elektromanyetik mercekleri
barındıran kısımdır.
Şekil 1. SEM’in optik kolon genel yapısı
MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ
Malzeme Üretim Laboratuarı I Deney Föyü
TARAMA ELEKTRON MİKROSKOBU
2.2. Elektron Tabancası
Elektron tabancası olarak nitelendirilen çeşitli şekillerde üretilmiş olan metal parçalardan
termoiyonik emisyon (Şekil 2) ve alan emisyonu olarak adlandırılan iki farklı yolla elektron
elde edilebilir. Sistemde kullanılan metal tel, iş fonksiyonu düşük ve ergime noktası yüksek
metallerden seçilir. Yaygın olarak tungsten kullanılır.
Kolon içerisinde bulunan elektromanyetik lensler, elde edilen elektron demetini inceltip
numune yüzeyinde belli bir bölgeye odaklama görevini üstlenir.
Mercekler tarafından inceltilen ve odaklanan ışın demeti, yüzeyi televizyon ekranındakine
benzer bir mekanizmayla ancak daha zayıf bir şiddetle çizgisel olarak tarar.
2.3 Elektron Demeti Numune Etkileşimi
İvmelendirilmiş elektron madde yüzeyine çarptığında elastik ve inelastik olarak saçılır.
İnelastik saçılma sonucu değişik iyonizasyon olayları meydana gelir. Elektron demeti –
numune etkileşimi sonucu oluşan ve algılanılabilen başlıca sinyaller;

ikincil elektronlar


geri saçılan elektronlar
karakteristik X-ışınları

Auger elektronları
MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ
Malzeme Üretim Laboratuarı I Deney Föyü
TARAMA ELEKTRON MİKROSKOBU
3. DENEYİN YAPILIŞI
Tarama elektron mikroskobunda değişik numuneler incelenerek farklı elektronlarla görüntüler
elde edilir.
Topografik ve metalografik olarak hazırlanmış numunelerin görüntüleri oluşan BSE ve SE ile
oluşturularak aralarındaki farklar belirlenir .
Görüntü kalitesine etki eden faktörleri incelemek için ivmelendirme voltajı, çalışma
yüksekliği, eğim vb. parametreler değiştirilerek elde edilen görüntüler ve görüntü bozulmaları
incelenir.
Metal, seramik, plastik, kompozit vb. değişik malzemeler incelenerek değişik malzemelerin
mikroyapı görüntüleri incelenmektedir.
EDS analizi yapılarak sonuçlar değerlendirilmektedir.
4. ÖRNEK GÖRÜNTÜLER
MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ
Malzeme Üretim Laboratuarı I Deney Föyü
TARAMA ELEKTRON MİKROSKOBU