Haberler | Taramalı Elektron Mikroskobu

Taramalı elektron mikroskobu cihazı ile yüksek oranda büyütmelerde yüzey görüntülerinin çok daha net bir şekilde alınabilmesinin yanı sıra malzemelerin kimyasal kompozisyonları ile ilgili de bilgi alınabilmektedir. 

Taramalı elektron mikroskobunun çalışma prensibi cihazın 3 bölümü ile entegre bir şekilde gerçekleştirilmektedir. Temelde cihazın elektron kaynağı, elektromanyetik lensler, numune platformu ve dedektörler olmak üzere 4 bölümü bulunur. Elektron kaynağından çıkan elektronlar manyetik lensler ile odaklanır ve numunelerin üzerine gönderim sağlanır. Elektronların numune ile etkileşime girmesi sonucunda belli elektron saçılmaları gerçekleşir, dedektörler yardımıyla bu elektronlar toplanarak çeşitli görüntüleme modlarına dönüştürülür.

Numuneden saçılan elektronların dedekte edilmesi ile birlikte malzemelerin yüzey özellikleri ve içerisinde bulunan yapılar hakkında mikro ve nano boyutlarda görüntüleme analizleri yapabilmesi mümkün hale gelmektedir. Bunun yanı sıra malzemelerin elementel kompozisyonları hakkında nitel ve/ veya nicelik olarak analiz edilmeleri sağlanabilmektedir. Ek olarak yazılım destekleri ile birlikte malzemelerin elementel kompozisyonları haritalandırma tekniği kullanılarak belirli bir alan içerisindeki elementlerin dağılımları renkli olarak ayrıştırılabilmektedir.

Bir taramalı elektron mikroskobu (SEM) genel olarak bir görüntü oluşturmak üzere bir malzeme yüzeyine odaklanmış bir elektron ışını gönderilerek malzeme ile etkileşimi sonucu numune hakkında detaylı bilgiler sunmaktadır. 

Taramalı Elektron Mikroskobunun Prensipleri

Taramalı elektron mikroskobunda ki hızlandırılmış elektronlar önemli miktarda kinetik enerji taşır. Bu enerji, katı numunede gelen elektronlar yavaşlatıldığında elektron-numune etkileşimleri tarafından üretilen çeşitli sinyaller olarak dağıtılır. Bu sinyaller arasında ikincil elektronlar, geri saçılmış elektronlar, kırınımlı geri saçılmış elektronlar ve fotonlar bulunur. İkincil elektronlar ve geri saçılmış elektronlar, numunelerin görüntülenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu doğrultuda ikincil elektronlar, numuneler üzerinde morfoloji ve topografiyi gösterme de büyük bir öneme sahiptir. Geri saçılmış elektronlar, çok fazlı numunelerde kompozisyondaki kontrastları göstermek için önemlidir. 

X-ışını üretimi, gelen elektronların numunedeki atomların ayrı orta bölümlerindeki kabukları elektronlarla esnek olmayan çarpışmalarıyla üretilir. Uyarılmış elektronlar daha düşük enerji durumlarına döndükçe sabit bir dalga boyuna sahip X-ışınları üretirler. Böylece, elektron ışını tarafından uyarılan bir mineraldeki her element için karakteristik X-ışınları üretilir. SEM analizi tahribatsız olarak kabul edilmektedir. Yani elektron etkileşimleriyle üretilen x-ışınları numunede hacim kaybına yol açmaz. Bu nedenle aynı malzemeleri tekrar tekrar analiz etmek mümkündür.

Taramalı Elektron Mikroskobunun Özellikleri

Taramalı elektrik mikroskobunda en temel amaç yüksek büyütmelerdeki yüzey görüntüsünün alınabilmesidir. Bunun yanı sıra çeşitli kimyasal analizler de taramalı elektron mikroskobu ile gerçekleştirilmektedir. Bu mikroskoptan elde dilen sonuçlar gerçek yüzey görüntüsünün elde edilebilmesi için diğer yöntemlere kıyasla çok daha kabul edilebilir sonuçlar sunmaktadır. Bunun yanı sıra incelenecek olan numune miktarının çok az olması durumunda dahi görüntü alınabilmesi mümkündür. 

Taramalı elektron mikroskobunun neme karşı son dere hassas bir yapıda olduğunu ifade etmek gerekir. Bu doğrultuda nem içeren örnekler ile incelemelerin gerçekleştirilememesi büyük bir dezavantaj olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun yanı sıra yalıtkan malzemeler incelenmeden önce de iletken hale gelmesi için Au/Pd veya Karbon (C) gibi iletken malzemeler ile kaplanması görüntü kalitesi açısından önem arz etmektedir. Yalıtkan numuneler kaplama yapılmadan, düşük vakum altında ve düşük hızlandırma voltajları ile analiz edilebilmektedir ama bu metotlar kullanıldığında görüntü çözünürlüğü iletkenlik sağlanan numunelere kıyasla oldukça düşük olabilmektedir.


Taramalı Elektron Mikroskobunun Temel Bileşenleri

Söz konusu elektron mikroskobunun temel bileşenleri genel olarak aşağıdaki gibidir. 

Elektron kaynağı, tabancası

Elektromanyetik lensler

Numune (Örnek) platformu

Tüm ilgili sinyaller için dedektörler

Yazılımlar

Güç kaynağı

Vakum sistemi

Soğutma sistemi

Titreşimsiz zemin

Manyetik ve elektrik alanlarından arınmış oda (Ortam)

SEM'ler genel olarak en az bir detektör (genellikle ikincil elektron detektörü) ve/ veya birden fazla ek detektörler ile donatılabilmektedir. Belirli bir enstrümanın spesifik yetenekleri, hangi detektörleri barındırdığına bağlı olarak değişmektedir.