خوش آمدید به رمان ۹۸ | بهترین انجمن رمان نویسی

رمان ۹۸ با هدف ترویج فرهنگ کتاب خوانی و تقویت قلم عزیزان ایجاد شده است.
هدف ما همواره ایجاد محیطی گرم و صمیمی و دوستانه بوده
برای مطالعه کامل رمان‌ها و استفاده از امکانات انجمن
به ما بپیوندید و یا وارد انجمن شوید.

-FãTéMęH-

مدیر ارشد رمان ۹۸
عضو کادر مدیریت
مدیر ارشد انجمن
  
عضویت
28/5/23
ارسال ها
4,343
امتیاز واکنش
15,914
امتیاز
373
زمان حضور
73 روز 17 ساعت 31 دقیقه
نویسنده این موضوع
آشکارساز الکترون های برگشتی
همان‌طور که در مطالب بالا اشاره شد در میکروسکوپ الکترونی روبشی، تصویر نمونه‌های مختلف با استفاده از پرتو الکترونی به‌دست می‌آید. آشکارساز الکترونی برگشتی الکترون‌هایی که به صورت کشسان پراکنده شده‌اند را تشخیص می‌دهد. این الکترون‌ها انرژی بیشتری در مقایسه با الکترون‌های ثانویه دارند. با توجه به ترکیب و توپوگرافی نمونه، تعداد و جهت الکترون‌های برگشتی تغییر می‌کند. کنتراست تصویر ایجاد شده توسط این الکترون‌ها به عوامل مختلفی مانند عدد اتمی نمونه، ولتاژ شتاب پرتو اولیه و زاویه نمونه نسبت به پرتو اولیه بستگی دارد. نمونه‌های ساخته شده از عناصری با عدد اتمی بزرگ‌تر در مقایسه با نمونه‌های تشکیل شده از عناصری با عدد اتمی کوچک‌تر، الکترون‌های برگشتی بیشتری را تولید می‌کنند.
در تصویر زیر آشکارساز الکترونی برگشتی حالت جامدی را مشاهده می‌کنید که از چهار ربع دایره تشکیل شده است. با استفاده از این آشکارساز می‌توانیم تصاویری از توپوگرافی سطحی نمونه با کنتراست‌های مختلف تهیه کنیم.

BSD.jpg.webp

آشکارساز الکترون‌های برگشتی در میکروسکوپ الکترونی روبشی

طیف سنجی پراکنده انرژی
الکترون‌های برخوردی به سطح نمونه می‌توانند سبب تابش پرتو ایکس توسط نمونه می‌شوند. انرژی و طول موج پرتو ایکس به ترکیب عنصری نمونه وابسته است. از این طریق می‌توان عنصرهای تشکیل‌دهنده نمونه سنتز شده و تا حدودی درصد هر یک از آن‌ها را داخل نمونه به‌دست آورد. از آنجا که اختلاف انرژی بین ترازهای الکترونی داخلی و خارجی در هر عنصر منحصربه‌فرد است، با استفاده از پرتو ایکس به‌دست آمده می‌توان ترکیب عنصری نمونه را به‌دست آورد. داده‌های «طیف‌سنجی پراکنده انرژی» (Energy Dispersive Spectroscopy | EDS)‌ را می‌توان در نقطه‌ای مشخص، در امتداد خط یا به صورت نقشه‌ای روی سطح نمونه به‌دست آورد.
توجه به این نکته مهم است که علاوه بر تهیه تصویر از سطح نمونه باید عناصر تشکیل‌دهنده آن را نیز با استفاده از EDS به‌دست آوریم. در این صورت، اطلاعات بسیار جامع‌تر و کامل‌تری از نمونه سنتز شده خواهیم داشت.

EDS-1.jpg.webp

طیف‌سنجی پراکندگی انرژی در میکروسکوپ الکترونی روبشی


میکروسکوپ الکترونی روبشی چیست؟

 

-FãTéMęH-

مدیر ارشد رمان ۹۸
عضو کادر مدیریت
مدیر ارشد انجمن
  
عضویت
28/5/23
ارسال ها
4,343
امتیاز واکنش
15,914
امتیاز
373
زمان حضور
73 روز 17 ساعت 31 دقیقه
نویسنده این موضوع
آماده سازی نمونه برای میکروسکوپ الکترونی روبشی
در این قسمت چگونگی آماده سازی نمونه جامد کریستالی را برای قرار دادن در میکروسکوپ الکترونی روبشی توضیح می‌دهیم. وسایل موردنیاز برای آماده‌سازی نمونه عبارت هستند از:

• نمونه
• انبرک برای حمل نمونه
• حامل دایره‌ای شکل برای حمل و قرار دادن • نمونه روی آن
• نوارچسب رسانا
• نوارچسب کربنی
• نوارچسب مسی
• «پوشاننده کندوپاش» (Sputterig Coater)
• قیچی

نمونه جامد کریستالی به شکل پودر است. مراحل آماده‌سازی این نمونه را به صورت مرحله به مرحله در ادامه توضیح می‌دهیم.

مرحله اول
نمونه را با استفاده از نوارچسب دوطرفه کربنی روی حامل دایره‌ای قرار می‌دهیم. برای انجام این کار ابتدا با استفاده از قیچی، مربعی یک در یک از نوارچسب کربنی جدا می‌کنیم. نوار بریده شده را روی حامل قرار می‌دهیم و با استفاده از تیغی نوک‌تیر پوشش سفیدرنگ روی نوار را جدا می‌کنیم.
مرحله دوم
به این نکته توجه داشته باشید که در تمام مراحل آماده‌سازی نمونه، به منظور جلوگیری از آلوده کردن نمونه، از دستکش آزمایشگاهی استفاده می‌کنیم. پودر جامد کریستالی را روی کاغذی تمیز می‌ریزیم و پس از جدا کردن پوشش سفیدرنگِ نوارچسب کربنی، حامل را به صورت نشان داده شده در تصویر زیر روی پودر می‌مالیم. به این صورت مقداری پودر به نوارچسب می‌چسبد.

مرحله سوم
برای اطمینان از چسبیدن پودر به صورت کامل به نوارچسب، حامل را پس از قرار دادن روی پودر برمی‌گردانیم و ضربه‌های آرامی با لبه آن به میز می‌زنیم. بنابراین، پودرهایی که به صورت کامل به نوار نچسبیده‌اند، جدا می‌شوند و روی کاغذ می‌ریزند. پس از انجام این کار، پودر باید به صورت نشان داده شده در تصویر زیر روی نوارچسب قرار گرفته باشد.

مرحله چهارم
اگر نمونه‌ای رسانا نباشد، باید قبل از قرار گرفتن در میکروسکوپ الکترونی روبشی، با لایه نازکی از ماده‌ای رسانا پوشانده شود. با انجام این کار از باردار شدن نمونه جلوگیری می‌کنیم. برای لایه‌نشانی می‌توانیم از دستگاه اسپاترینگ رومیزی استفاده می‌کنیم. با استفاده از این دستگاه می‌توانیم سطح نمونه را با لایه نازکی از طلا، پالادیوم یا کربن بپوشانیم.

برای لایه‌نشانی نمونه، آن را به صورت نشان داده شده در محفظه نشان داده شده در تصویر بالا قرار می‌دهیم. ابتدا درپوش محفظه را برمی‌داریم و نمونه را به آرامی در محل موردنظر می‌گذاریم. پس از قرار دادن نمونه، درپوش محفظه را می‌بندیم و پمپ خلأ را روشن می‌کنیم. لایه‌نشانی نمونه باید در فشار کم انجام شود.

مرحله پنجم
پس از رسیدن فشار محفظه به مقداری مشخص می‌توانیم لایه‌نشانی را شروع کنیم. به هنگام لایه‌نشانی، پلاسمایی از ماده رسانای موردنظر تشکیل می‌شود که با خاموش کردن چراغ‌های آزمایشگاه به راحتی می‌توانیم پلاسمای تشکیل شده را مشاهده کنیم.

ضخامت لایه نشانده شده را به راحتی می‌توانیم با استفاده از دستگاه اسپاترینگ مشخص کنیم. روی دستگاه قسمتی به نام Thickness به معنای ضخامت وجود دارد که برحسب نانومتر است. به هنگام لایه‌نشانی، عددی روی این قسمت نشان داده می‌شود که با گذشت زمان تغییر می‌کند. به طور معمول، لایه‌ای به ضخامت دو نانومتر برای جلوگیری از باردار شدن نمونه کافی است. اگر نمونه موردمطالعه رسانا باشد یا اگر برای تصویربرداری از نمونه از میکروسکوپ ESEM استفاده می‌کنیم، مرحله لایه‌نشانی با ماده رسانا حذف می‌شود. پس از اتمام لایه‌نشانی می‌توانیم برای تصویربرداری از نمونه به آزمایشگاه SEM برویم.


میکروسکوپ الکترونی روبشی چیست؟

 

-FãTéMęH-

مدیر ارشد رمان ۹۸
عضو کادر مدیریت
مدیر ارشد انجمن
  
عضویت
28/5/23
ارسال ها
4,343
امتیاز واکنش
15,914
امتیاز
373
زمان حضور
73 روز 17 ساعت 31 دقیقه
نویسنده این موضوع
تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی
در بخش قبل، مراحل آماده‌سازی نمونه برای میکروسکوپ الکترونی روبشی را توضیح دادیم. در این بخش، چگونگی تصویربرداری با این میکروسکوپ را توضیح می‌دهیم. میکروسکوپ الکترونی روبشی می‌تواند در سه حالت مختلف کار کند:

خلأ بالا: در این حالت، فشار محفظه کمتر از 5×105 تور است.
خلأ پایین: در این حالت فشار محفظه بالاتر و بین ۰//۱ تا ۱/۵ تور است.
ESEM: در این حالت،‌ فشار محفظه در محدوده ۱/۵ تا ۲۰ تور قرار دارد.

در این قسمت، تصویربرداری در هر سه حالت را توضیح می‌دهیم. همان‌طور که در مطالب بالا اشاره شد SEM تحت خلأ کار می‌کند. بنابراین، برای باز کردن محفظه این میکروسکوپ ابتدا باید فشار داخلی آن را به فشار محیط برسانیم. در غیر این صورت به دلیل اختلاف فشار نمی‌توانیم درپوش محفظه را باز کنیم. پس از رسیدن فشار محفظه به فشار محیط، در آن را باز می‌کنیم و حامل به همراه نمونه را در جایگاه نشان داده شده در تصویر زیر قرار می‌دهیم.

put-sample-in-SEM.jpg.webp

برای آن‌که بدانیم لایه‌نشانی نمونه با ماده رسانا چه تاثیری روی تصویر به‌دست آمده می‌گذارد، نمونه‌ای لایه‌نشانی نشده را به منظور مقایسه در کنار نمونه لایه‌نشانی شده قرار می‌‌دهیم. پس از قرار دادن نمونه در محفظه، به آرامی در آن را می‌بندیم. بیشتر میکروسکوپ‌های الکترونی در مدت زمان بسیار کوتاهی به فشار موردنظر می‌رسند. برای تصویر برداری ابتدا حالت فشار پایین یا خلأ بالا را انتخاب می‌کنیم. نخستین کار به هنگام تصویربرداری آن است که پرتو الکترون را روی نمونه متمرکز کنیم. همچنین، برای به‌دست آوردن تصویری با وضوح بالا، باید آستیگماتیسم را حذف یا به کمینه حالت آن برسانیم.

imaging-by-SEM.jpg.webp

پس از انجام تنظیمات لازم، به راحتی می‌توانیم به اطراف نمونه حرکت کنیم و بزرگ‌نمایی سطح آن را تغییر دهیم. خط مقیاس نشان داده شده در زیر تصویر به ما مقدار بزرگی ساختارهای مختلف روی سطح نمونه را نشان می‌دهد. نمونه آماده شده در این بخش، نمک‌طعام است که تصویر تهیه شده از آن را در ادامه مشاهده می‌کنید. این تصویر به خوبی ساختار کریستالی دانه‌های نمک را نشان می‌دهد.

NaCl.jpg.webp

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از کریستال‌های نمک طعام


میکروسکوپ الکترونی روبشی چیست؟

 

-FãTéMęH-

مدیر ارشد رمان ۹۸
عضو کادر مدیریت
مدیر ارشد انجمن
  
عضویت
28/5/23
ارسال ها
4,343
امتیاز واکنش
15,914
امتیاز
373
زمان حضور
73 روز 17 ساعت 31 دقیقه
نویسنده این موضوع
در ادامه، تصویر نمونه لایه‌نشانی نشده را مشاهده می‌کنیم. در تصویر نمونه لایه‌نشانی نشده نقاط روشن و تاریکی را مشاهده می‌کنید. این موضوع به دلیل باردار شدن سطح نمونه است که در ابتدای مطلب به ان اشاره کردیم.

SEM-uncoated-sample.jpg.webp

تصویر SEM از نمک‌طعام لایه نشانی‌نشده

چگونه تصویرهای گرفته شده توسط SEM را تفسیر کنیم ؟
با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی می‌توانیم ساختار سطحی نمونه‌های ساخته شده در آزمایشگاه را مشاهده کنیم و حتی اندازه ساختارها را به‌دست آوریم. اندازه نمونه‌های ساخته شده ممکن است در محدود میکرومتر یا نانومتر قرار داشته باشند.
با استفاده از تصویر به‌دست آمده توسط SEM می‌توانیم ادعا کنیم در آزمایشگاه نانوساختار ساخته‌ایم یا خیر. به تصویر زیر توجه کنید. نخستین سوالی که به هنگام مشاهده تصویر SEM از خود می‌پرسید آن است که در این تصویر چه ساختاری را مشاهده می‌کنید. در تصویر زیر رشته‌های بلندی را با قطرهای مختلف مشاهده می‌کنید.

SEM-image-1-1.jpg.webp

برای به‌دست آوردن قطر رشته‌ها می‌توانیم از نوار سفیدرنگی که دور آن خط‌چین قرمز کشیده شده است، استفاده کنیم. در کنار این نوار، عدد ۱۰۰ نانومتر نوشته شده است و طول نوار سفیدرنگ را نشان می‌دهد. طول این نوار را می‌توانیم با قطر رشته‌های مختلف مقایسه و قطر هر رشته را حدودی به‌دست آوریم. روی نوار مشکی‌رنگ زیرِ تصویر اطلاعات دیگری مانند ولتاژ و تاریخ تصویربرداری از نمونه را نیز می‌توانید مشاهده کنید. برای دیدن سطح مقطع نمونه می‌توانیم آن را حول محوری مشخص بچرخانیم و تصویر سطح مقطع آن را نیز مشاهده کنیم. همان‌طور که در عکس زیر دیده می‌شود تصویر به‌دست آمده از سطح مقطع نمونه نشان می‌دهد که رشته‌های سنتز شده توخالی هستند. این تصویر در مقیاس بزرگ‌تر، یک میکرومتر، گرفته شده است.

cross-section-of-fibers.jpg.webp

تصویر SEM از سطح مقطع رشته‌های توخالی

برای آن‌که بتوانیم تفسیر دقیق‌تری از رشته‌های سنتز شده داشته باشیم می‌توانیم تصویر نمونه را در مقیاس بسیار کوچک‌تری، در حدود ۱۰۰ نانومتر، تهیه کنیم. تصویر به‌دست آمده از نمونه در این مقیاس در ادامه نشان داده شده است. همان‌طور که مشاهده می‌کنید، حفره‌های ایجاد شده در نوک رشته به خوبی و به وضوح دیده می‌شوند. با توجه به خط مقیاس نشان داده شده در زیر تصویر می‌توان نتیجه گرفت که قطر حفره‌های تشکیل شده در حدود ۱۰۰ نانومتر است.

SEM-image-of-hollow-fibers.jpg.webp

تصویر به‌دست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی در مقیاس بسیار کوچک‌تر


میکروسکوپ الکترونی روبشی چیست؟

 

-FãTéMęH-

مدیر ارشد رمان ۹۸
عضو کادر مدیریت
مدیر ارشد انجمن
  
عضویت
28/5/23
ارسال ها
4,343
امتیاز واکنش
15,914
امتیاز
373
زمان حضور
73 روز 17 ساعت 31 دقیقه
نویسنده این موضوع
نمونه سنتز شده دیگری را در آزمایشگاه در نظر بگیرید. هیچ توصیف تصویری از نمونه شاخته شده و ساختار آن ندارید، اما بر طبق روش‌های سنتز ارائه شده در مقاله‌های علمی انتظار دارید که نمونه‌ای متشکل از ذراتی در مقیاس میکرو و نانو ساخته باشید. به راحتی و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی می‌توانید ادعای خود را اثبات کنید. تصویر زیر در مقیاس یک میکرومتر از نمونه به‌دست آمده است. چه اطلاعاتی را می‌توان از این تصویر به‌دست آورد؟ برای به‌دست آوردن اطلاعات و تفسیر تصویر ابتدا به نوار سیاه‌رنگ پایین نگاه می‌کنیم:

• تصویر در بزرگ‌نمایی ۲۰ هزار برابر و در مقیاس یک میکرومتر تهیه شده است.

• ولتاژ اعمال شده برای شتاب دادن به الکترون‌ها برابر ۴ کیلوولت است.

ذراتی با اندازه‌های مختلف در تصویر مشاهده می‌شود. در تصویر دو ذره با اندازه بسیار بزرگ و تعداد بسیار زیادی ذره با اندازه‌های بسیار کوچک‌تر مشاهده می‌کنیم. با توجه به خط سفید در نوار مشکی که برابر یک میکرومتر است، قطر ذرات بزرگ‌تر در حدود یک میکرومتر به‌دست می‌آیند.

SEM-image-2.jpg.webp

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه‌ای متشکل از ذرات با اندازه‌های مختلف

با بزرگ‌کردن تصویر فوق می‌توانیم متخلخل بودن ذرات کوچک‌تر را مشاهده کنیم. فرض کنید لایه نازکی را روی زیرلایه‌ای مانند شیشه یا سیلیکون نشانده‌اید. برای محاسبه ضخامت لایه نشانده شده می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد، اما یکی از بهترین‌ روش‌ها، تهیه تصویر SEM از سطح مقطع لایه نشانی شده است. تصویر به‌دست آمده را در ادامه مشاهده می‌کنید. برای محاسبه ضخامت لایه، تنها کافی است طول نوار سفیدرنگ و طول لایه نشانده شده در تصویر را با استفاده از خط‌کش به‌دست آوریم و طول لایه را بر طول نوار سفیدرنگ محاسبه کنیم. از این‌رو، ضخامت لایه نشانده شده در حدود ۹ میکرومتر به‌دست می‌آید.

SEM-cross-section.jpg.webp

تصویر SEM از سطح مقطع لایه نشانده شده روی زیرلایه‌ای مشخص

منبع: فرادرس


میکروسکوپ الکترونی روبشی چیست؟

 
shape1
shape2
shape3
shape4
shape7
shape8
بالا