Stolové skenovacie elektrónové mikroskopy

Skenovacie elektrónové mikroskopy (SEM, známejšie ako rastrovacie alebo lineárne REM) prešli dlhým vývojom. V roku 2006 sa vďaka pokroku v miniaturizácii objavil prvý stolový SEM od spoločnosti FEI a následne bola založená spoločnosť Phenom World s revolučným prístupom k zjednodušeniu, urýchleniu a sprehľadneniu práce. Spočiatku boli parametre a možnosti týchto mikroskopov skôr základné, ale odvtedy sa vyvíjali a dosiahli u Phenomu slušné rozlíšenie zvyčajne lepšie ako 10 nanometrov. Všetky súčasné stolové SEM zároveň poskytujú možnosť umiestniť všetky tri najbežnejšie detektory – spätný rozptyl a sekundárne elektróny a energeticko-disperzný detektor (EDS alebo EDX) – do tela elektrónového mikroskopu.

Technológia stolového skenovacieho elektrónového mikroskopu pre maximálnu účinnosť

Stolové SEM Phenom od začiatku používajú ako zdroj elektrónov_CeB6 – zdroj strednej kvality (všetky modely Phenom Pure/Pro/ProX a Phenom XL pre priemysel s veľkou komorou na vzorky). Elektrónový zdroj CeB₆ sa vyznačuje dlhou životnosťou (viac ako 1500 hodín), veľmi stabilnými parametrami elektrónového zväzku a približne 10-krát vyššou intenzitou elektrónového zväzku. To umožnilo rýchlejšie skenovanie s minimálnou potrebou ladenia parametrov zdroja alebo stigmatizácie a predĺžilo servisný interval na priemerne 1 – 2 roky pre výmenu zdroja aj servis vákuového systému, čím sa eliminovala potreba dobre vyškoleného človeka na bežnú údržbu SEM na mieste. Podľa konštrukcie sú všetky detektory v „sérii P“ (Pure, Pro, ProX) umiestnené s rovnakou optimálnou pracovnou vzdialenosťou. Optimálna pracovná vzdialenosť sa nastavuje jednoducho zarovnaním hornej časti vzorky s hornou hranou držiaka, pričom pri vkladaní držiaka do SEM nie je mechanicky dovolené žiadne nebezpečné prekrytie – geniálne jednoduché, rýchle a bezpečné. Špeciálne držiaky vzoriek nemajú žiadnu pohyblivosť vo vertikálnej osi Z, čím účinne chránia radový elektrónový mikroskop pred poškodením detektora v dôsledku kolízie so vzorkou. Veľmi malý mŕtvy priestor okolo vzorky v týchto držiakoch a dobre dimenzovaný systém generovania vákua majú za následok najkratší čas evakuácie pred prvým elektrónovým obrazom na trhu (25 s pre sériu P alebo 45 s pre XL). Riadiaci softvér je navrhnutý tak, aby čo najviac zjednodušil nastavenie parametrov na niekoľko diskrétnych vopred optimalizovaných hodnôt – napr. urýchľovacie napätie s plynulou voľbou. Štyri prednastavené režimy elektrónového lúča – nízky, obrazový, bodový a mapový – jednoducho kombinujú optimálne hodnoty dopadajúceho prúdu a veľkosti bodu pre štyri najbežnejšie režimy – zobrazovanie citlivých a normálnych vzoriek, prvková analýza EDS v bodoch a mapách. Spoločnosť Phenom je tiež priekopníkom pozemnej optickej navigačnej kamery, ktorá uľahčuje lokalizáciu a presun k bodom záujmu kliknutím do náhľadového obrázka. Medzi výhody, ktoré dodnes pretrvávajú v oblasti stolových aj podlahových mikroskopov vďaka použitiu stredne výkonných elektrónových zdrojov, patrí vyššia kvalita obrazu (ostrejší a kontrastnejší) a rýchlejšie získavanie údajov o prvkoch (EDS ) v porovnaní so všetkými typmi SEM s volfrámovými vláknami.

Prvý stolný skenovací elektrónový mikroskop so Schottkyho emisnou tryskou (FEG)

Ďalším míľnikom bolo uvedenie prvého stolového SEM s emisnou tryskou Schottkyho typu (FEG – prémiový zdroj elektrónov) v modeli Phenom Pharos v druhej polovici roka 2018. Tento pokrok priblížil rozlíšenie (< 2,5 nm) a ďalšie možnosti stolových SEM k podlahovým modelom, ktorým tak úspešne konkurujú. V porovnaní s podlahovými mikroskopmi si model Phenom Pharos zachováva jednoduchosť a rýchlosť prevádzky v cenovo výhodnejšom a priestorovo kompaktnejšom riešení.

Podľa čoho by ste si teda mali vybrať stolový SEM?

Najlepšie je zamerať sa na hlavný dôvod, prečo hľadáte možnosť stolového SEM, či už je to cena, komplexné riešenie pre vašu aplikáciu, priestorové požiadavky, rýchlosť a jednoduchosť ovládania, maximálna automatizácia pri kontrole kvality alebo iné. Potom je vhodné pozrieť sa na ďalšie funkcie a konštrukčné riešenia, ktoré môžu zvýšiť úžitkovú hodnotu obstarávaného mikroskopu, napr. zdroj elektrónov, rýchlosť, účinnosť, nízke nároky na plat obsluhy, automatizáciu, atď.

Prémiové zdroje elektrónov používané v mikroskopoch Thermo Scientific radu Phenom sú 10x (_CeB6) a 1000x (FEG) jasnejšie ako volfrámové vlákna v základných modeloch konkurencie a aj ďalšie parametre týchto zdrojov prispievajú ku kvalite obrazu a nevedú k vyšším obstarávacím a servisným nákladom – viac informácií o parametroch SEM nájdete v článku „Podľa čoho vybrať SEM?“. Treba tiež poznamenať, že v súčasnosti sú čoraz dôležitejšie možnosti automatizácie zobrazovania a vyhodnocovania údajov (viac informácií nájdete v odkaze), ktoré spolu s mikroskopmi prinášajú komplexné riešenia problémov. Okrem toho sú riešenia Phenom vlastnej „výroby“, a tak môžu naplno využívať všetky funkcie Phenomov a spolupracovať s nimi online. Rôzne aplikácie v priemyselných podnikoch sú opísané najmä v článku „Priemyselný skenovací elektrónový mikroskop pre automatizovanú kontrolu kvality“. Na záver je vhodné odporučiť, aby si každý záujemca o kúpu skenovacieho elektrónového mikroskopu najprv prakticky vyskúšal niekoľko variantov a vybral si zariadenie adekvátne svojim potrebám, pretože mnohé užitočné a praktické vlastnosti, ako je rýchlosť a jednoduchosť ovládania, sa nedajú pochopiť z brožúr, treba ich zažiť!