Vakum Sistemi Basınç Modları

Amaç Mikroskobun çalıştırılabilmesi için tabanca kafasının, kolonun ve numune haznesinin içi

vakumlanmalıdır. Tabancayı çalıştırmak ve elektronların gaz molekülleri ile çarpışmasını önlemek için vakum oldukça önemlidir.

Değişken basınç modu seçeneği sayesinde mikroskop farklı vakum modlarında çalıştırılabilir:

§ Yüksek vakum (HV) modu

§ Değişken basınç modları: VP modu, Nano VP modu ve XVP modu

3.2.2.1 Yüksek Vakum Modu

Amaç HV modu bir mikroskobun standart modudur. Bu mod iletken numuneleri analiz etme ve haritalama olanağı sunar.

HV modunda numune haznesindeki basınç 2 × 10⁻⁶ mbar’ın altındadır.

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.2 Ana Bileşenler Şk. 12: HV modundaki bir vakum sisteminin şeması

1 Filamanlı tabanca 2 Tabanca kafası

3 Çok delikli diyafram (Gemini I

kolonunda), tek delikli diyafram (Gemini II kolonunda)

4 Kolon hazne valfi

5 Baypas 6 Numune haznesi

7 Ventilasyon valfi, TIV'e flanşlıdır 8 Turbo kapama valfi (TIV)

9 Turbo pompa 10 İyon alıcı pompa (IGP)

11 Gaz akış valfi (GFV) 12 Pirani vakum ölçer

13 Penning vakum ölçer 14 Ventilasyon valfi

15 Kaba destek valfi (RBV) 16 Ön vakum pompası

17 Ön vakum ayırma valfi (PVS) 18 Tampon tankı, isteğe bağlı Sessiz Mod için

İşlevi HV modunda ön vakum pompası 16 ve turbo pompa 9 numune haznesini 6 vakumlar.

Ön vakum ayırma valfi (PVS) 17 ön vakum pompası ile turbo pompa arasındaki bağlantıyı açmıştır. Turbo kapama valfi (TIV) 8 açıktır.

Numune haznesindeki vakum Penning vakum ölçer 13 ile ölçülür. Algılanan vakum değerleri, SmartSEM kullanıcı arayüzünde System vacuum olarak gösterilir. Numune haznesinde algılanan basınç çalıştırma için yeterli düzeyde olmadığı sürece, numune haznesinin kolondan ayrılması için

4 kolon hazne valfi kapalı kalır.

HV moduna geçildiğinde hızlandırma gerilimi sıfıra düşer ve kolon hazne valfi kapanır. GFV kapanır ve hazne basıncı minimum hazne basıncının (MCP = 15 Pa’nın) altına düşünce hemen RBV kapanır ve TIV açılır. Işın kovanı hazne içinde takılı ise tabla yaklaşık 20 mm alçaltılır ve ışın kovanı geri çekilir. Takılı değilse ışın kovanı dışarıda kalır. Daha sonra kolon hazne valfi açılır ve hızlandırma gerilimi tekrar verilir.

3.2.2.2 Değişken Basınç Modları

Amaç VP modları (isteğe bağlı), iletken olmayan, yüksek oranda gazlı veya ıslak numuneleri hazırlamaya ihtiyaç duymadan analiz etme ve haritalama olanağı sunar.

Standart VP modunda (isteğe bağlı), numune haznesindeki kısmi basınç 5 ile 60 Pa arasındadır.

Nano VP modu (isteğe bağlı), objektif lensinin altına bir ışın kovanı diyaframı takılarak geliştirilmiş bir VP modu olup, değişken basınç modunda özellikle lens içi SE ve EsB dedektörleriyle

görüntüleme olanağı sunar.

İki farkı ölçüde (350 µm ve 800 µm) ışın kovanı diyaframı vardır.

Nano VP modunda numune haznesindeki kısmi basınç (350 µm’luk ışın kovanı diyaframında) 5 ile 150 Pa arasında veya (800 µm’luk ışın kovanı diyaframında) 5 ile 40 Pa arasındadır.

XVP modu (isteğe bağlı), objektif lensinin altına ışın kovanı diyaframı takılarak geliştirilmiş bir VP modu olup, VPSE veya C2D dedektörleri ve 500 Pa’ya varan en yüksek hazne basınçları ile görüntüleme olanağı sunar.

Nano VP modunda numune haznesindeki kısmi basınç (350 µm’luk ışın kovanı diyaframında) 5 ile 500 Pa arasında veya (800 µm’luk ışın kovanı diyaframında) 5 ile 150 Pa arasındadır.

1 2

4

5

6

7

9

11 12 13 14

16 10 3

8

17 15

18 Şk. 13: Değişken basınç modundaki bir vakum sisteminin şeması

1 Filamanlı tabanca 2 Tabanca kafası

3 Diyafram 4 Kolon hazne valfi

5 Baypas 6 Numune haznesi

7 Ventilasyon valfi, TIV'e flanşlıdır 8 Turbo kapama valfi (TIV)

9 Turbo pompa 10 İyon alıcı pompa (IGP)

11 Gaz akış valfi (GFV) 12 Pirani vakum ölçer

13 Penning vakum ölçer 14 Ventilasyon valfi

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.2 Ana Bileşenler

15 Kaba destek valfi (RBV) 16 Ön vakum pompası

17 Ön vakum ayırma valfi (PVS) 18 Tampon tankı, isteğe bağlı Sessiz Mod için

İşlevi Değişken basınç modlarının her birinde (Standart VP, NanoVP ve XVP), ön vakum pompası 16 numune haznesini doğrudan vakumlar 6 . Kaba destek valfi (RBV), 15 ön vakum pompası ile numune haznesi arasındaki bağlantıyı açar. TIV 8 kapanır, böylece turbo pompanın 9 numune haznesiyle bağlantısı kesilmiş olur. Turbo pompa bir baypas hattı ile kolonun alt kısmını vakumlar 5 . Gaz akış valfi (GFV) 11 numune haznesine VP gazı gönderir. Gerekli değişken basınç (VP) değeri SmartSEM kullanıcı arayüzünün VP Control penceresinden ayarlanabilir. Seçilen değişken basınç moduna göre basınç değeri 5 ile 500 Pa arasında ayarlanabilir.

Numune haznesindeki vakum Pirani vakum ölçer 14 ile ölçülür. Algılanan vakum değerleri SmartSEM kullanıcı arayüzünde Chamber = x Pa olarak gösterilir. Numune haznesinde algılanan basınç çalıştırma için yeterli düzeyde olmadığı sürece, numune haznesinin kolondan ayrılması için

4 kolon hazne valfi kapalı kalır.

Değişken basınç modlarından herhangi birinde çalışmak için bkz. Değişken Basınçla Çalışma [} 104].

Standart VP Modu Standart VP moduna geçildiğinde, hızlandırma gerilimi (AÇIK ise) sıfıra düşer, kolon hazne valfi kapanır, TIV kapanır, RBV ve GFV açılır. Hazne basıncı kullanıcının ayarladığı değere ulaştığında, hemen hızlandırma gerilimi tekrar verilir ve kolon hazne valfi açılır.

Bu modda ışın güçlendirici gerilimi kapatılır.

Elektronlar özel bir VPSE veya C2D dedektörü ya da bir geri saçılım dedektörü ile algılanır. (AsB/

aBSD/aBSD-LH).

Nano VP Modu Nano VP moduna geçerken hızlandırma gerilimi (AÇIK ise) sıfıra düştükten ve kolon hazne valfi kapandıktan sonra, ışın kovanı diyaframına yer açmak için tabla yaklaşık 20 mm alçaltılır. Işın kovanı otomatik olarak yerine takılır. TIV kapanıp RBV ve GFV açıldıktan sonra sistem, ışın kovanı diyaframının objektif lensine sızdırmaz şekilde oturup oturmadığını belirlemek için bir kaçak testi yapar. Kaçak testi başarılı olmazsa sistem tekrar Yüksek Vakum moduna döner ve ekranda bununla ilgili bir mesaj görüntülenir. Kaçak testi başarılı olursa hazne basıncı kullanıcı değerine ayarlanır, kolon hazne valfi açılır ve hızlandırma gerilimi verilir. Maksimum hazne basıncı, ışın kovanı diyaframının çap ölçüsüne bağlıdır.

Bu modda ışın güçlendirici gerilimi açılır.

Elektronlar özel bir VPSE veya C2D dedektörü ile ya da ışın kovanına takılan bir VP-BSD1 dedektörü ile algılanır. Işın güçlendirici gerilimi açık olduğundan lens içi SE ve EsB dedektörleri kullanılabilir.

Nano VP modunun kullanımıyla ilgili daha ayrıntılı bilgi için bkz. Nano VP/XVP Modunun Kullanılması [} 106].

XVP Modu Nano VP moduna geçerken hızlandırma gerilimi (AÇIK ise) sıfıra düştükten ve kolon hazne valfi kapandıktan sonra, ışın kovanı diyaframına yer açmak için tabla yaklaşık 20 mm alçaltılır. Işın kovanı otomatik olarak yerine takılır. TIV kapanıp RBV ve GFV açıldıktan sonra sistem, ışın kovanı diyaframının objektif lensine sızdırmaz şekilde oturup oturmadığını belirlemek için bir kaçak testi yapar. Kaçak testi başarılı olmazsa sistem tekrar Yüksek Vakum moduna döner ve ekranda bununla ilgili bir mesaj görüntülenir. Kaçak testi başarılı olursa hazne basıncı kullanıcı değerine ayarlanır, kolon hazne valfi açılır ve hızlandırma gerilimi verilir. Maksimum hazne basıncı, ışın kovanı diyaframının çap ölçüsüne bağlıdır.

Bu modda ışın güçlendirici gerilimi kapatılır.

Elektronlar özel bir VPSE veya C2D dedektörü ile ya da ışın kovanına takılan bir VP-BSD1 dedektörü ile algılanır. Işın güçlendirici gerilimi kapatıldığından, ışın kovanı ön gerilimi devre dışı bırakılır ve değeri sıfırdır.

XVP modunun kullanımıyla ilgili daha ayrıntılı bilgi için bkz. Nano VP/XVP Modunun Kullanılması [} 106].

Bilgi

Numune haznesi herhangi bir VP modundayken (Standart VP, NanoVP veya XVP) içindeki numune hava kilidinde saklanabilir.

4 Ancak saklama modunda hava kilidi pompasının ara sıra çalıştırılması gerekir. Bu işlem, numune haznesi basıncında birkaç saniyelik bir kararsızlığa neden olur ve VPSE veya C2D detektörleriyle elde edilen görüntülerin parlaklığını etkiler.

3.2.2.3 Işın gaz yolu uzunluğu (BGPL)

Işın kovanı diyaframı takıldığında ve Nano VP veya XVP modunda çalışırken, Status Bar öğesinde Işın Gaz Yolu Uzunluğu (BGPL) parametresi gösterilir.

BGPL, ışın kovanı diyaframının ucundan numuneye kadar olan mesafedir. Diğer bir deyişle BGPL, ana ışın demetinin sistemin "düşük" vakumlu bölgesinde katetmesi gereken bir mesafedir. Bu mesafenin düşük tutulması, VP gaz moleküllerindeki birincil elektronların saçılımının da düşük tutulması demektir ki bu da iyi bir çözünürlük ve sinyal-gürültü oranı sağlar.

Ancak BGPL 1 mm'den az olmamalıdır. Aksi takdirde enerji yükü/şarj dengelemesi tamamlanamaz.

BGPL 1 ile 2 mm arasında olduğunda en iyi sonuçları elde edersiniz.

Bilgi

Nano VP veya XVP modunda çalışırken ışın kovanının zarar görmemesi için, BGPL de WD gibi dikkatle izlenmesi gereken, hassas bir parametredir. BGPL, çalışma mesafesi WD’den ışın kovanının uzunluk ölçüsü olan 6,17 mm çıkarılarak hesaplanır.

DUYURU

Kısa ışın gaz yolu uzunluğu (BGPL)

Işın kovanının ve/veya numunenin zarar görme riski vardır.

4 1 mm’nin altında bir BGPL ölçüsü kullanmayın.

ZEISS 3 Ürünün ve İşlevlerin Tanıtımı | 3.2 Ana Bileşenler