İsteğe Bağlı Dedektörler - İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

3.3.1 İsteğe Bağlı Dedektörler

3.3.1.1 C2D Dedektörü

Amaç Kademeli akım dedektörü (C2D), değişken basınç koşullarında ikincil elektron görüntüsü elde etmek için SE dedektörünün yerine kullanabileceğiniz özel bir dedektör türüdür.

SE dedektörü değişken basınç koşullarında kullanılamaz: Aksi takdirde Sintilatörün yüksek potansiyeli, sintilatörden dış gövdeye doğru ani bir ışık çakması ile birlikte elektriksel bir çöküşe neden olur.

Şk. 23: Bir güvenin C2D ile alınan görüntüsü.

İşlevi Numune yüzeyinde ikincil elektronlar oluşur. İkincil elektronlar, dedektörün elektroduna uygulanan potansiyel nedeniyle C2D dedektörü yönünde hızlanır.

İkincil elektronlar dedektör yönünde hızlanırken artık gaz (azot) molekülleriyle çarpışır. Bu çarpışmalar sonucunda, artık gaz molekülleri iyonize olur ve katyonlarla birlikte ilave elektronlar oluşur. Oluşan ilave elektronlar da dedektöre doğru hızlanır ve iyonize olan diğer gaz

molekülleriyle çarpışır.

Bunun sonucunda orijinal SE sinyalini 1.000 katına kadar güçlendiren yoğun bir enerji yüklemesi gerçekleşir.

Böylece art arda yoğun olarak yüklenen elektronların tümünü C2D dedektörün elektrodu toplar ve bu akımı dedektör daha da yükseltilir.

Yoğun yükleme sonucu oluşan katyonlar ise birincil elektron ışınının numune üzerinde oluşturabileceği tüm negatif yükleri nötürler.

3.3.1.2 VPSE Dedektörü

Amaç Değişken basınç ikincil elektron (VPSE) dedektörü, standart bir SE dedektörün kullanılamadığı Değişken Basınç modunda kullanılabilecek nitelikte özel bir SE dedektörüdür. VPSE dedektörü HV modunda kullanılamaz ve bu modda çalışmaz.

Değişken Basınç modu sayesinde, iletken olmayan numuneler yükleme artefaktları olmaksızın analiz edilebilir ve görüntülenebilir. Bu, pozitif iyonlu gaz moleküllerinin lokal enerji yüklemesini stabilize etmesi sayesinde mümkün olur. Değişken Basınç modu ayrıca yüksek oranda gazlı veya ıslak numunelerde de hiç numune hazırlamaya gerek kalmadan kullanılabilir.

Konum VPSE dedektörü, MP 1 portuna takılır.

1 2 3 4 5

Şk. 24: VPSE dedektörünün şeması

1 Ön yükselteç 2 Fotoçoğaltıcı

3 Objektif lensi 4 Toplayıcı elektrotlu ışık kılavuzu

5 Numune

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

İşlevi Işık kılavuzu üzerine takılan 4 toplayıcı elektrot, pozitif bir potansiyelde tutularak SE’lerin toplanabileceği bir alan oluşturur. Böylece SE’ler dedektöre doğru hareket eder. VP modunda numune haznesinin içinde gaz molekülleri bulunur. Hızlandırılan SE'ler gaz moleküllerini harekete geçirir, bu moleküller ise asıl durumlarına dönüştürülmedikçe foton yayar. BSE'ler çarpışmalara neden olsa da, iyonlaşma kesitleri düşük olduğundan bunların toplamdaki oranı %1'den azdır.

Yayılan fotonlar, numuneye yöneltilen çubuk şeklindeki ışık kılavuzu tarafından algılanır.

Fotoçoğaltıcı 2 bu ışık sinyalini güçlendirir ve sinyali bir elektron akımına dönüştürür. Sinyalin güçlendirilme derecesi, fotoçoğaltıcının kontrastı düzenleyen gerilimine bağlıdır. Ön yükselteç

1 sinyali güçlendirir ve parlaklığı düzenler.

3.3.1.3 EsB dedektörü

Amaç Seçilen Enerjiyle Geri Saçılım (EsB) dedektörü hem SE’ler hem de BSE’leri algılar. Bu dedektör yüksek kontrastlı topoğrafyada veya bileşim kontrastlı incelemelerde kullanılabilir.

Birincil elektron ışınının çarpma noktasında üretilen SE’ler ve BSE’ler, kolonun düşük elektriksel alan tarafından yakalanır. Bu elektronlar elektrostatik lensin alanıyla hızlandırılır.

Konum Daire şeklindeki kolon içi dedektör, lens içi SE dedektörünün üstünde yer alır.

3 2

Şk. 25: Şema. SE’lerin lens içi SE dedektörü ile algılanması (solda) ve BSE’lerin EsB dedektörü ile algılanması (sağda)

1 EsB dedektörü 2 Filtreleme ızgarası

3 Lens içi SE dedektörü

İşlevi SE’lerin az bir miktarı lens içi SE dedektörünün 3 deliğinden geçer ve EsB dedektörü ile gözlemlenebilir 1 . Bu SE’lerin algılanmasını önlemek 2 için EsB dedektörünün önüne bir filtreleme ızgarası takılmıştır. Böylece filtreleme ızgarasına gerilim verilerek SE’ler değil, sadece BSE’ler algılanır.

İniş enerjisi 1,5 kV'nin 2 altına indiğinde, filtreleme ızgarasının BSE’lerin istenen enerji düzeyini seçmek gibi ek bir işlevi vardır. Operatör, kontrastı ve çözünürlüğü artırmak için esnek olmayan bir tarzda dağılan BSE'lerin sınır enerji değerini seçebilir.

Lens içi SE dedektörünün 3 EsB dedektörü 1 ile kombinasyonu, eş zamanlı olarak yüksek kontrastlı topoğrafya (SE) ve bileşimsel kontrastlı (BSE) görüntüleme ve bunları birleştirme olanağı sunar.

3.3.1.4 aBSD Dedektörü

Amaç aBSD-LH dedektörü (büyük delikli), basınçlı hava sistemiyle geri çekilebilen, dairesel bir geri saçılan elektron dedektörüdür (BSD). Düşük kV’li uygulamalarda bile yüksek bir performansla malzeme özelliği belirlemede kullanılır. Dedektörün beş ayrı diyot segmenti olup bunların biri orta eş merkezli halka, diğer dördü ise dış segmentlerdir. İç segment S1 çoğunlukla malzeme kontrastı sağlarken, dört dış segment S2 ila S5 ise daha çok topoğrafik kontrast sağlar.

Şk. 26: Eş merkezli bir iç segmenti ve dört dış segmenti olan aBSD-LH dedektörü

DUYURU

Numune tablası motorludur

Numune tablasını hareket ettirirken dedektör zarar görebilir.

4 Dedektörle işiniz bittikten sonra dedektör başlığını tamamen geri çekin.

Bilgi

Arıza riski vardır: Diyot segmentleri, TV modunda aydınlatma için kullanılan (kızılötesi ve beyaz) ışığa karşı duyarlıdır.

Diyot dedektörü kullandığınızda TV aydınlatmasının daima kapalı olduğundan emin olun. CCD modu Auto Detect seçeneğine ayarlanırsa, diyot dedektörü kullanılırken TV aydınlatması otomatik olarak kapatılır.

BSD dedektörü, daha çok malzeme analizi ve yaşam bilimleri uygulamalarında kullanılır.

Malzeme analizi:

§ Metalurjik kesitler

§ Jeolojik kesitler

§ Karmaşık malzemeler

§ Basılı devre kartları

§ Yarı iletkenler

§ Bağ pedleri

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

Yaşam bilimleri:

§ Bitki yapılarındaki mineral çökeltileri

§ Biyolojik kesitler

§ Kemik yapıları

BSD dedektörün, bir video çıkış kanallı (BSD1) veya dört video çıkış kanallı (BSD4) olarak sunulur.

BSD4 ile dört kanalı paralel olarak birleştirebilir ve Quad modda görüntülenebilir. Her bir kanalda segmentler istendiği gibi birleştirilebilir. Böylece bileşim görüntülerini, topoğrafik görüntüleri ve özel kombinasyonları aynı anda bir araya getirebilirsiniz.

Dört kanal, özellikle numunenin topoğrafik olarak yeniden yapılandırılmasını sağlayan 3DSM programıyla birlikte çok kullanışlıdır. 3DSM programı, her biri dedektörün farklı bir segmentinden olmak üzere numuneden dört görüntü alır. Bunun sonucunda dört farklı yönden alınmış dört görüntü elde edilir. BSD4 dedektörü ile bu dört görüntüyü aynı anda alabilirsiniz. Daha sonra bir algoritma, topoğrafik yüzeyi hesaplar.

BSD detektörü nispeten büyük bir merkezi deliğe ve bu nedenle de SEM’in görüş alanını

sınırlamama ve objektif lensin elektron optiği ile ilgili özelliklerini etkilememe avantajına sahiptir.

Bir dezavantajı ise özellikle düşük kV’de geri saçılan birçok elektronun merkezi delikte kaybolması ve bunların algılanamamasıdır. Bunun çözümü aBSD dedektörü kullanmaktır.

İşlevi Birincil elektronların bazıları numunenin yüzeyinden geri saçılır. Geri saçılan bu elektronlar daha sonra BSD dedektörün silikon segmentlerine doğru hareket eder. Geri saçılan elektronların enerjisi yeterince yüksekse, bu elektronlar diyotun çok ince ölü katmanından geçerek silikon segmentlerde elektron deliği çiftleri oluşturur.

Elektron deliği çiftlerinin her bir segmentte neden olduğu enerji yükü ayrılmaları bir akım olarak ölçülür ve bu akım görüntü oluşturma sinyali olarak kullanılır. Sadece enerjisi yeterince yüksek olan elektronlar elektron deliği çifti oluşturur ve görüntü elde etmeye yarar. Nispeten daha düşük enerjili elektronları (ör. ikincil elektronları) BSD detektörü algılamaz.

Bir numuneden geri saçılan elektronların emisyonu, incelenen malzemenin atom numarasına bağlıdır: Atom numarası yüksek olan elementlerde daha fazla elektron geri saçılır (diğer bir deyişle, bunların geri saçılma katsayısı daha büyüktür). Atom numarası yüksek olan elementlerin

bulunduğu bölgeler görüntülerde daha parlak görünür. Atom numarası küçük olan elementlerin bulunduğu bölgeler ise daha karanlık görünür.

Dedektörün algılama hızı sınırlı olduğundan, özellikle düşük oranlı büyütmelerde 6 veya üstündeki tarama hızlarının(taramanın yavaş yapılması) kullanılması önerilir. Bir dedektörün kazancı ne kadar düşükse o kadar hızlıdır.

3.3.1.5 VP-BSD Dedektörü

Amaç VP - BSD dedektörü, basınçlı hava sistemiyle geri çekilebilen bir geri saçılan elektron dedektörüdür (BSD). NanoVP and XVP modlarında yüksek performansla malzeme özelliği belirlemek için

kullanılır.

Şk. 27: VP-BSD dedektörünün ön yüzündeki (solda) eş merkezli bir iç segment ve dört dış

segment; VP-BSD dedektörünün arka yüzündeki (ortada) ışın kovanı diyaframı tutucusu (diyafram çıkarılmıştır); BSD Kontrol paneli (sağda).

VP-BSD dedektörünün diyotu, bir iç, eş merkezli halka ve dört dış segment olmak üzere beş ayrı diyot segmentine sahiptir. İç segment S1 çoğunlukla malzeme kontrastı sağlarken, dört dış segment S2 ila S5 ise daha çok topoğrafik kontrast sağlar. VP-BSD dedektörünün diyotu, ışın kovanı diyaframı tutucusuna entegre edilmiştir. VP-BSD dedektörünün sadece bir video çıkış kanallı tipi vardır. VP-BSD dedektörü, özellikle NanoVP ve XVP modlarında kullanılmak üzere

tasarlanmıştır. HV modunda kullanılacağı zaman ışın kovanı diyaframının çıkarılması önerilir.

Böylelikle ışın kovanı diyaframının hem görüş alanını hem de çalışma mesafesini sınırlaması önlenmiş olur ve çalışma mesafesi sadece diyotun kendisi tarafından sınırlanır.

DUYURU

Numune tablası motorludur

Numune tablasını hareket ettirirken dedektör zarar görebilir.

4 Dedektörle işiniz bittikten sonra dedektör başlığını tamamen geri çekin.

Bilgi

Arıza riski vardır: Diyot segmentleri, TV modunda aydınlatma için kullanılan (kızılötesi ve beyaz) ışığa karşı duyarlıdır.

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

BSD dedektörü, daha çok malzeme analizi ve yaşam bilimleri uygulamalarında kullanılır.

Malzeme analizi:

§ Metalurjik kesitler

§ Jeolojik kesitler

§ Karmaşık malzemeler

§ Basılı devre kartları

§ Yarı iletkenler

§ Bağ pedleri Yaşam bilimleri:

§ Bitki yapılarındaki mineral çökeltileri

§ Biyolojik kesitler

§ Kemik yapıları

Bu dedektörün bir video çıkış kanalı vardır. Bu detektör nispeten büyük bir merkezi deliğe ve bu nedenle de SEM’in görüş alanını sınırlamama ve objektif lensin elektron optiği ile ilgili özelliklerini etkilememe avantajına sahiptir. Bir dezavantajı ise özellikle düşük kV’de geri saçılan birçok elektronun merkezi delikte kaybolması ve bunların algılanamamasıdır.

bulunduğu bölgeler görüntülerde daha parlak görünür. Atom numarası küçük olan elementlerin bulunduğu bölgeler ise daha karanlık görünür.

3.3.1.6 aBSD Dedektörü

Amaç aBSD dedektörü, basınçlı hava sistemiyle geri çekilebilen, dairesel bir geri saçılan elektron

dedektörüdür. Bu dedektör, düşük kV’lerde bile yüksek bir performansla ve seçilen açıyla malzeme özelliği belirleme için kullanılır. Dedektörün ikisi iç, eşmerkezli halka ve dört dış segment olmak üzere altı ayrı diyot segmenti vardır. İç segmentler çoğunlukla malzeme kontrastı sağlarken, dört dış segment ise daha çok topoğrafik kontrast sağlar.

Şk. 28: Eş merkezli iki iç segmenti ve dört dış segmenti olan aBSD dedektörü

DUYURU

Numune tablası motorludur

Numune tablasını hareket ettirirken dedektör zarar görebilir.

4 Dedektörle işiniz bittikten sonra dedektör başlığını tamamen geri çekin.

Bilgi

Arıza riski vardır: Diyot segmentleri, TV modunda aydınlatma için kullanılan (kızılötesi ve beyaz) ışığa karşı duyarlıdır.

BSD dedektörü, daha çok malzeme analizi ve yaşam bilimleri uygulamalarında kullanılır.

Malzeme analizi:

§ Metalurjik kesitler

§ Jeolojik kesitler

§ Karmaşık malzemeler

§ Basılı devre kartları

§ Yarı iletkenler

§ Bağ pedleri Yaşam bilimleri:

§ Bitki yapılarındaki mineral çökeltileri

§ Biyolojik kesitler

§ Kemik yapıları

BSD dedektörün, bir video çıkış kanallı (BSD1) veya dört video çıkış kanallı (BSD4) olarak sunulur.

BSD detektörü nispeten büyük bir merkezi deliğe ve bu nedenle de SEM’in görüş alanını

sınırlamama ve objektif lensin elektron optiği ile ilgili özelliklerini etkilememe avantajına sahiptir.

Bir dezavantajı ise özellikle düşük kV’de geri saçılan birçok elektronun merkezi delikte kaybolması ve bunların algılanamamasıdır. Bunun çözümü aBSD dedektörü kullanmaktır.

bulunduğu bölgeler görüntülerde daha parlak görünür. Atom numarası küçük olan elementlerin

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

Şk. 29: aBSD dedektörünün farklı segmentlerinde farklı kontrastlar gösteren NdFeB mıknatıs yüzeyine ait BSE görüntüleri. İç segment S1, güçlü bir malzeme kontrastı gösteriyor (sol üstte).

Orta segment S2, malzeme kontrastını ve topoğrafyayı birlikte gösteriyor (sağ üstte). Dış segment S3-S6 daha çok topoğrafyayı gösteriyor (sol altta). Son görüntü tüm segmentlerin sinyallerini birleştirerek gösteriyor (sağ altta).

Düşük oranlı büyütmelerde görüş alanı aBSD dedektörünün içindeki delik çapıyla sınırlıdır:

Şk. 30: aBSD dedektörünün merkez deliği

Örnekteki büyütme oranı sadece GeminiSEM 360/460 modellerinde ayarlanabilir. GeminiSEM 560 modelinin en düşük büyütme oranı biraz daha yüksektir.

Merkezi delik lazerle açılır. Bu prosesten dolayı deliğe yakın yerlerde bir miktar silikon boncuklanır ancak bu silikon iletkendir. Bu nedenle enerji yüklenmez ve dolayısıyla görüntü kalitesini bozmaz.

DUYURU

Kısa çalışma mesafesi

aBSD/aBSD-LH dedektörü takılırken doğrudan objektif lensin altına yerleştirilir. Bu durumda detektörün alt kenarı 1,5 mm’lik bir çalışma mesafesinde olur. Numuneyi 1,5 mm’nin altında bir çalışma mesafesine getirecek olursanız aBSD/aBSD-LH dedektörüne zarar verirsiniz.

4 Numuneyi 2 mm'nin altındaki çalışma mesafelerine getirmeyin.

4 Numuneyi eğerken dikkatli olun.

aBSD/aBSD-LH dedektörünün takıldığı porta bağlı olarak numune tablası, numunenin çok uzağında dedektörün destek koluna çarpabilir. Bu risk, özellikle dedektör haznenin sağ tarafına takıldığı zaman söz konusudur.

3.3.1.7 YAG BSD Dedektörü

Amaç YAG BSD, geri saçılan elektronlar için kullanılabilecek sintilasyon tipi bir dedektördür.

YAG BSD dedektörü yüksek bir hassasiyete sahip olup özellikle yüksek hızlı görüntüleme için tasarlanmıştır.

Bu dedektör, HV ve VP modlarında kullanılabilir.

İşlevi YAG BSD dedektöründe, mekanik ve kimyasal olarak dirençli ve hızlı bir ışıldama malzemesi olan itriyum alüminyum nar taşı (YAG) kullanılır. Sintilasyon tipi bir dedektör olduğundan YAG BSD dedektöründe polaritesi değişebilen segmentler yoktur ve bu dedektörü sadece kompozisyon görüntülemede kullanabilirsiniz. Segmentli BSD dedektörlere kıyasla YAG BSD dedektörün yanıt/

tepki süresi daha kısadır.

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

Şk. 31: YAG BSD dedektörü

Şk. 32: YAG BSD dedektörüyle alınmış bir kum taşı görüntüsü

3.3.1.8 SCD Dedektörü

Amaç Numune akımı dedektörü (SCD) numunede soğurulan akımı algılar.

İşlevi Numuneye; her görüntü pikseli için gelen PE'lerin ve giden SE’lerin ve BSE'lerin toplamını ölçen yüksek hassasiyette bir yükselteç bağlanır.

Şk. 33: Silikon çip

3.3.1.9 AsB dedektörü

Amaç Seçilen Açıyla Geri Saçılım (AsB) dedektörü, Gemini lensinin kutup parçasına tamamen entegre edilmiştir. Bununla BSE'leri son derece kısa çalışma mesafelerinde görüntüleyebilirsiniz.

AsB dedektörü, bir video çıkış kanallı veya dört video çıkış kanallı olarak sunulur. AsB4 dedektörü ile görüntüleme, özellikle isteğe bağlı 3DSM yazılımı ile birlikte 3D yüzey rekonstrüksiyonları için kullanışlıdır. 3DSM Yazılım Kılavuzu’na bakınız.

AsB dedektörü, VP konfigürasyonunda yapılandırılarak kullanılabilir, ancak NanoVP konfigürasyonu yapılandırılmışsa bu yapılamaz. AsB dedektörü kutup parçasına entegre edildiğinden NanoVP/XVP modunda kullanılan ışın kovanı ile uyumlu değildir.

3 4

Şk. 34: AsB dedektörünün şeması

1 Lens içi SE dedektörü 2 Objektif lensi

3 AsB dedektörü 4 Numune

İşlevi Birincil ışının iniş enerjisine yakın seviyede bir enerji taşıyan yüksek açılı BSE’ler de Gemini kolonunun içine doğru yansıtılır. Açı çok düşük olduğunda BSE'ler kolona giremez ancak objektif lensin 2 kutup parçasına inerler ve orada entegre AsB dedektörüyle algılanırlar.

AsB dedektörü dört diyotla donatılmış olup bunlara bir menü ile birbirinden bağımsız olarak kumanda edilebilir. Bileşim modu görüntüleri numunenin 4 atomik kontrastını gösterirken, topoğrafya modu görüntüleri ise yüzey detaylarını gösterir.

Bilgi

BSE görüntüleme, sadece 1,5 kV üstü hızlandırma gerilimlerinde mümkündür.

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.3 İsteğe Bağlı Bileşenler ve Aksesuarlar

3.3.1.10 aSTEM dedektörü

Amaç İsteğe bağlı temin edilen aSTEM (dairesel Taramalı Geçirimli Elektron Mikroskobu) dedektörü, çok ince numunelerin altına yerleştirilen bir elektron dedektörüdür.

aSTEM dedektörü, hem karanlık hem de parlak alanların görüntülenebilmesi için açılıp kapanabilen diyotlarla donatılmıştır.

Şk. 35: aSTEM dedektörü

1 Gelen elektron ışını (birincil elektronlar) 2 İnce numune 3 aSTEM dedektörü

Bilgi

Arıza riski vardır: Diyot segmentleri, TV modunda aydınlatma için kullanılan (kızılötesi ve beyaz) ışığa karşı duyarlıdır.

İşlevi aSTEM dedektörü; çok modlu, basınçlı hava sistemiyle geri çekilebilen ve hem karanlık hem de parlak alanları algılaması için 12 altlıklı numune tutucusu olan bir dedektördür.

aSTEM dedektörün diyotları çok ince numunenin altından aktarılan elektronları toplar.

Belgede Kullanım Kılavuzu ZEISS GeminiSEM Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (sayfa 47-61)