آزمایشگاه حامیران

02163511

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

فهرست مطالب

توسعه تاریخی میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM

توسعه میکروسکوپ الکترونی روبشی را می توان به کار نول در سال 1935 در طی مطالعاتش در مورد انتشار الکترون ثانویه از سطوح ردیابی کرد. در سال 1938، یک میکروسکوپ الکترونی روبشی مناسب برای نمونه های شفاف توسط فون آردن ساخته شد. در سال 1942، زووریکین، هیلیر و اسنایدر شرحی از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی ارائه کردند که بیشتر با ابزارهای امروزی نزدیک بود.این میکروسکوپ به دلیل نسبت سیگنال به نویز نامطلوبش مانع استفاده عملی شده و بعداً رها شد. در طول دهه 1950، کار توسعه به سرعت و به طور همزمان در فرانسه و انگلیس پیشرفت کرد. در دهه 1940 تا 1950، یک میکروسکوپ الکترونی روبشی در فرانسه توسط Léauté و Brachet ساخته شد. تئوری میکروسکوپ الکترونی روبشی توسط براشت در سال 1946 ارائه شد ، که پیش‌بینی کرد اگر بتوان از آشکارساز الکترونی بدون نویز استفاده کرد، می‌توان به وضوح 10 نانومتر دست یافت. بعداً، کارگران فرانسوی تحت هدایت برنارد و داووین ابزارهای بهبود یافته ای ساختند و فلزات کرنش مکانیکی را با روش الکترون ثانویه مطالعه کردند.

 

در سال 1948 در دپارتمان مهندسی دانشگاه کمبریج در انگلستان، سی دبلیو اوتلی به میکروسکوپ الکترونی روبشی علاقه مند شد. پروژه هایی آغاز شد که منجر به مهم ترین مشارکت در میکروسکوپ الکترونی روبشی مدرن شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی که از تفنگ‌های الکترونی گسیل میدانی استفاده می‌کرد، به نقطه‌ای رسیده بود که نسخه تجاری آن قابل اجرا به نظر می‌رسید. اولین میکروسکوپ الکترونی روبشی تجاری ( Stereoscan ) توسط Steward و Snelling در سال 1965 اعلام شد. از زمان توسعه Stereoscan، تغییرات قابل توجهی در این ابزارها رخ داده است، از جمله بهبود وضوح، قابلیت اطمینان، و سهولت کار، و همچنین کاهش اندازه. هزینه این ابزار به دلار ثابت به طور چشمگیری کاهش یافته است و امروزه داشتن یک میکروسکوپ الکترونی روبشی در آزمایشگاهی که در آن مطالعات شکستگی و تجزیه و تحلیل شکست انجام می شود کاملاً متداول است. میکروسکوپ الکترونی روبشی مدرن دو پیشرفت فوق‌العاده را نسبت به میکروسکوپ نوری ارائه می‌کند: محدودیت‌های وضوح را افزایش می‌دهد به طوری که می‌توان بزرگنمایی تصویر را از 1000 و 2000 × (حداکثر بزرگنمایی مفید برای میکروسکوپ نوری) تا 30000 و 60000× افزایش داد و بهبود می‌یابد.و همچنین وضوح عمق میدان از 100 تا 200 نانومتر برای میکروسکوپ نوری تا 4 تا 5 نانومتر ارتقا پیدا کرد.

مقاله پیشنهادی   میکروسکوپ الکترونی عبوری

کاربردSEM  در فراکتوگرافی

اولین مقاله در مورد استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه سطوح شکستگی در سال 1959 توسط تیپر، داگ و ولز منتشر شد . شکستگی‌های برشی در نمونه‌های آهن α نشان داده شد. دو سال بعد، Laird و Smith از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده کردند تا نشان دهند که خطوط خستگی در ابتدای شکستگی در یک شکست با تنش زیاد رخ می‌دهد. این مورد در هنگام استفاده از فراکتوگرافی نوری آشکار نبود .کمی بعد، مک گرات و همکاران، از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه سطوح شکست مس آزمایش شده در خستگی و آلیاژ آلومینیوم 24S-T (معادل 2024 امروزی) در خستگی و ضربه استفاده کرد. فراکتوگرافی های موجود در این گزارش به کیفیت آن هایی که امروز منتشر شده نزدیک می شود. با این حال، به دلیل توسعه تجاری آهسته ابزار و محبوبیت میکروسکوپ الکترونی عبوری و تکنیک‌های تکرار شکست مرتبط، پتانسیل میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعات شکست تا اوایل دهه 1970 محقق نشد . امروزه فراکتوگرافی یکی از محبوب ترین کاربردهای میکروسکوپ الکترونی روبشی است. عمق فوکوس زیاد، امکان تغییر بزرگنمایی در محدوده وسیع، آماده‌سازی نمونه غیرمخرب بسیار ساده با بازرسی مستقیم و ظاهر سه‌بعدی فرکتوگراف‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی، این ابزار را به ابزاری حیاتی و ضروری برای تحقیقات شکستگی تبدیل کرده است.

فراکتوگرافی کمی

در دسترس بودن میکروسکوپ الکترونی روبشی راه های جدیدی را برای درک سطوح شکست در سه بعد و علاقه به فراکتوگرافی کمی باز کرد. هدف فراکتوگرافی کمی بیان ویژگی‌ها و ویژگی‌های مهم یک سطح شکستگی از نظر مساحت سطح واقعی، طول، اندازه، اعداد، شکل‌ها، جهت‌گیری‌ها و مکان‌ها و همچنین توزیع این مقادیر است. با قابلیت افزایش یافته برای کمی کردن ویژگی‌های مختلف یک شکست، مهندسان می‌توانند تحلیل‌های شکست بهتری انجام دهند، می‌توانند ارتباط حالت شکست را با ریزساختار بهتر تعیین کنند، و می‌توانند مواد جدیدی را توسعه دهند و پاسخ آنها را به محیط‌های مکانیکی، شیمیایی و حرارتی ارزیابی کنند.

مقاله پیشنهادی   مس و آلیاژهای مس

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پیمایش به بالا