Детекторы SE

Рисунок 1. Пример изображения, полученного с помощью SE-детектора. Мембрана яичной скорлупы с осажденным на нее гидроксиапатитом кальция

Внутрикамерный детектор вторичных электронов Эверхарта-Торнли – первый и традиционно устанавливаемый на большинство СЭМ тип детектора, позволяющий эффективно собирать электроны с энергией порядка 50 эВ и получать изображения с топографическим контрастом (рисунок 1). Таким детектором по умолчанию оснащаются все электронные микроскопы TESCAN. 

Рисунок 2. Детектор вторичных электронов

Схема детектора представлена на рисунке 2. На металлическую сетку (коллектор) подается положительный потенциал, порядка +250 В, благодаря чему траектории вторичных электронов искривляются, и они направляются в сторону детектора. На первичные и отраженные электроны, имеющие высокие значения энергии, этот потенциал существенного влияния не оказывает. Энергия вторичных электронов слишком мала, чтобы возбудить сцинтиллятор, поэтому на пути к нему электроны ускоряются. Для этого на тонкую алюминиевую пленку, покрывающую сцинтиллятор, подается высокое напряжение порядка +12 кВ. Влияние этого потенциала на первичный электронный пучок экранируется металлической сеткой (коллектором). Вследствие ускорения вторичные электроны получают достаточную энергию, чтобы вызвать световое излучение материала сцинтиллятора, которое по световоду попадает на фотоумножитель, где преобразуется в электрический сигнал. Мощность этого сигнала и, следовательно, яркость соответствующей точки на экране при детектировании вторичных электронов определяется топографией поверхности исследуемого образца. Характерная особенность топографического контраста в сканирующей электронной микроскопии – повышенная яркость изображения острых вершин и выступов рельефа поверхности образца вызывается увеличением выхода электронов с этих участков.
Большая разрешающая способность сканирующего электронного микроскопа при работе в режиме регистрации вторичных электронов служит причиной того, что именно он используется при изучении топографии поверхности (поверхность излома, протравленного шлифа и др.). При формировании изображения в режиме детектирования вторичных электронов возможно появление композиционного контраста. Однако он относительно невелик.

Рисунок 3. Детектор вторичных электронов

Детектор LVSTD (Low Vacuum Secondary Tescan Detector) – детектор вторичных электронов типа Эверхарта-Торнли, специально разработанный для изучения топографии поверхности непроводящих электрический ток образцов без специального токопроводящего покрытия в режиме низкого вакуума (рисунок 3). Детектор также подходит для изучения поверхности пористых и влагосодержащих образцов.

Рисунок 4. Изображение красных кровяных телец, полученное в режиме низкого вакуума с помощью детектора LVSTD без какого-либо напыления токопроводящего слоя.

Рисунок 5. Упрощенная схема детектора LVSTD

Детектор LVSTD представляет из себя стандартный детектор вторичных электронов типа Эверхарта-Торнли, который находится в локальном пространстве с высоким вакуумом. Остальное пространство камеры находится в низком вакууме. Область с высоким вакуумом отделена от области с низким вакуумом тонкой мембраной, прозрачной для вторичных электронов. Локальный объем детектора с высоким вакуумом откачивается дополнительным небольшим турбомолекулярным насосом. На рисунке 5 представлена упрощенная схема детектора LVSTD, поясняющая принцип его работы.