HVTH: Vo~ Thi? Ngo?c Thu?y

1
UNG DU?NG PHAT XA? NHIÊ?T ÐIÊ?N TU? TRONG SEM

• HVTH Vo Thi? Ngo?c Thu?y
• GVHD PGS.TS Lê Van Hiêu

2

• D?ch ti?ng anh chuyên nghành tr?c tuy?n
• http//www.mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_ngh
  anh.html
• H?c li?u m?
• http//www.mientayvn.com/OCW/MIT/Vat_li.html

3
(1889-1982), Russia
4
1. GIOI THIÊ?U VÊ KINH HIÊ?N VI ÐIÊ?N TU?
QUET SEM
LUO?C SU? VÊ KINH HIÊ?N VI ÐIÊ?N TU? SEM

• Kinh hiê?n vi diê?n tu? SEM dâu tiên duo?c
  phat triê?n bo?i Zworykin vao nam 1942.
• Ðên nam 1948 C. W. Oatley phat triê?n kinh
  hiê?n vi diê?n tu? quet trên mô hinh nay voi
  chum diê?n tu? he?p co dô? phân gia?i dên 500
  A0.
• Kinh hiê?n vi diê?n tu? quet thuong phâ?m
  dâu tiên duo?c sa?n xuât vao nam 1965 bo?i
  Cambridge Scientific Instrument Mark I.

Charles Oatley (1904-1996)
5
2. Câu ta?o cu?a SEM

• Kinh hiê?n vi diê?n tu? gôm co cac bô? phâ?n
  sau
• Sung diê?n tu?
• Hê? thâu kinh tu.
• (Hê? thông cac cuô?n quet, duo?c da?t
  giua thâu kinh thu hai va thu ba).
• Bô? phâ?n giu mâu
• Hê? thông thu nhâ?n a?nh.
• (Ông nhân quang diê?n, dung dê? ghi
  nhâ?n chum diê?n tu? thu câp).

6
2.1 Sung diê?n tu?

• Sung phong diê?n tu? ta?o ra chum diê?n tu?
  voi kich thuoc diê?m nho?, nang luo?ng co
  thê? diêu chi?nh duo?c va dô? tan sac nho?.

• Cu?ng d? chùm di?n t? phát ra s? tuân theo d?nh
  lu?t Richardson J A.T2.exp(-F/kT)

Sung diê?n tu? thuong gôm ba phân so?i dôt
(tungsten) hinh chu V, hinh tru? Wehnelt
(diêu chi?nh dong phat xa? e-) va anode
7
Comparison of Electron Sources at 20kV
Units Tungsten LaB6 FEG (cold) FEG (thermal) FEG (Schottky)
Work Function eV 4.5 2.4 4.5 - -
Operating Temperature K 2700 1700 300 - 1750
Current Density A/m2 5104 106 1010 - -
Crossover Size µ m 50 10 lt0.005 lt0.005 0.015-0.030
Brightness A/cm2 sr 105 5 106 108 108 108
Energy Speed eV 3 1.5 0.3 1 0.3-1.0
Stability /hr lt1 lt1 5 5 1
Vacuum PA 10-2 10-4 10-8 10-8 10-8
Lifetime hr 100 500 gt1000 gt1000 gt1000
8
2.2. Hê? thâu kinh tu
Hê? thâu kinh tu co tac du?ng t?p trung chùm
di?n t? v?a du?c phát ra kh?i súng phóng diê?n
tu? và di?u khi?n kích thu?c cung nhu d? h?i t?
c?a chùm tia
9
Thâu kinh tu? sang (condenser lens)
T?p trung chùm di?n t? v?a phát ra kh?i súng
phóng và di?u khi?n kích thu?c cung nhu d? h?i t?
c?a chùm tia.
Vâ?t kinh (Objective len)
Chum diê?n tu? tiêp tu?c phân ky sau khi di
qua thâu kinh tu? sang Vâ?t kinh thuong
duo?c dung dê? hô?i tu? chum diê?n tu? vao
diê?m do trên bê ma?t mâu giup hô?i tu? tôt
hon.
10
Hinh 2.4 Câu ta?o cu?a thâu kinh tu
Th?u kính t? th?c ch?t là m?t nam châm di?n, có
c?u trúc là m?t cu?n dây cu?n trên lõi làm b?ng
v?t li?u t? m?m. Vì cu?n dây mang dòng di?n nên
nó t?a r?t nhi?u nhi?t và dòi h?i m?t h? làm l?nh
(b?ng nu?c ho?c Nito l?ng)
Ho?t d?ng d?a trên nguyên lý l?ch du?ng di c?a
di?n t? trong t? tru?ng du?i tác d?ng c?a l?c
Lorentz. T? tru?ng trong th?u kính du?c thay d?i
b?ng cách thay d?i cu?ng d? dòng di?n trong cu?n
dây gtTiêu cu cu?a thâu kinh duo?c thay dô?i
bang dong dung dê? diêu khiê?n nam châm.
Ban kinh quy da?o cu?a diê?n tu? duo?c xac
di?nh theo công thuc
11

• . Khe t? t?o ra t? tru?ng co phân b? thích h?p
  d? di?u khi?n qu? d?o c?a di?n t?.Ta có th? di?u
  khi?n qu? d?o c?a di?n t? b?ng cách di?u khi?n s?
  phân b? c?a t? tru?ng B trong khe t?.

Hinh 2.5 Su? truyên qua cu?a diê?n tu? qua
thâu kinh tu
12
2.3. HÊ? THÔNG THU NHÂ?N VA TA?O A?NH
13
3. NGUYÊN TAC HOA?T ÐÔ?NG CU?A KINH HIÊ?N VI
ÐIÊ?N TU? SEM
14
Ð? phân gi?i cu?a kinh hiê?n vi SEM
Ðô? phân gia?i cu?a SEM ph? thu?c vào kích thu?c
c?a ch?m diê?n tu? d?p vào m?u.
Thông thu?ng, kích thu?c ch?m diê?n tu? l?n hon
kích thu?c nguyên t? , do do SEM không phân tích
du?c ? c?p d? nguyên t?. Cac kinh SEM hiê?n
da?i co dô? phân gia?i trong khoa?ng 1nm-10nm
Cac yêu tô a?nh huo?ng dên dô? phân gia?i
cu?a kinh SEM duong kinh chum diê?n tu?,
thê gia tôc, dong do .v.v
gia?m duong kinh chum diê?n tu? dên mâu ,
dung khâ?u dô?
15
Hiê?n tuo?ng quang sai (Aberration)
Hiê?n tuo?ng quang sai la hiê?n tuo?ng sai lê?ch
a?nh thu duo?c qua du?ng cu? quang ho?c.
Câu sai
Sac sai
các chùm tia ? xa tr?c chính s? h?i t? kém hon so
v?i các chùm tia di g?n tr?c chính và do dó cung
t?o ra m?t dia tán r?ng thay vì h?i t? t?i m?t
di?m.
Do s? kém don s?c trong bu?c sóng c?a chùm h?t
mang di?n.
16
Câu sai ( Spherical aberration)

• The focal length of near axis electrons is longer
  than that of off axis electrons
• All lenses have spherical aberration -minimum
  spot size
• dmin 0.5Cs a3
• Cs is a lens constant equal to the working
  distance of the lens
• Spherical aberration makes the probe larger,
  degrades the beam profile, and limits the
  numerical aperture (a) of the probe lens. This
  reduces the current IB which varies as a2

a
DOLC
17
Sac sai (Chromatic aberration)

• The focal length of higher energy electrons is
  longer than that for lower energy electrons
• Chromatic aberration puts a skirt around the
  beam and reduces image contrast
• The minimum spot size at DOLC is
  
• dmin Cca.DE/E0
  which increase at low energies
  and when using sources such as thermionic
  emitters with a high energy spread DE

a
18
Cach khac phu?c quang sai

• 1/ Ðô? don sac
• Cho?n nguôn phat xa? nhiê?t thich ho?p
• Gia?m Gia?m quang sai va tang
  dô? phân gia?i
• 2/ Chiêu chum xung, gia?m thê ap vao diê?n
  cu?c, giup cho viê?c hô?i tu? cac e- châ?m va
  e- nhanh hon cung luc.
• 3/ Gia?m tiêu cu? vâ?t kinh (bang cach diêu
  chi?nh dong (thê).
• 4/ Ða?t thêm khâ?u dô?.

19
Mâu duo?c da?t vao trong Tk -gt gia?m f-gt gia?m
câu sai
20
4. UU ÐIÊ?M CU?A SEM

• Kinh hiê?n vi diê?n tu? chung ta co thê? biêt
  duo?c câu truc tinh thê? cung nhu bê ma?t
  cu?a mâu vâ?t.
• Phân tích mà không c?n phá h?y m?u v?t
• Ho?t d?ng ? chân không th?p.
• Tôc dô? thu du liê?u nhanh.
• Ðô? phân gia?i cao
• Viê?c chuâ?n bi? mâu don gia?n
• Giá thành c?a SEM th?p hon r?t nhi?u so v?i TEM.